KYP0040 MATERJALITEADUSE ÜLDALUSED - tud.ttu.ee

Mingil määral sarnase struktuuriga on süsiniku nanotorud, mis on viimase aja avastus (joon 8-13).
Siin moodustab C aatomite kiht (grafiidi üksikkiht) nanomõõtmetes toru – läbimõõt kuni 100 nm.
Toru otsad on sfäärilised nagu fullereenid ja toru pikkus võib olla tuhandeid kordi suurem
läbimõõdust – mikromeetrites. Sellised nanotorud on väga tugevad ja jäigad, kuid suhteliselt hea
venitatavusega. Tõmbetugevus on suurusjärk suurem kui süsiniku kiududel, seega tugevaim tuntud
materjalidest. Samal ajal tihedus on suhteliselt väike. Väga perspektiivne materjal suure tugevusega
komposiitide valmistamiseks.
8.3 Keraamiliste materjalide faasidiagrammid
Keraamilised materjalid on mitmete ühendite, peamiselt oksiidide segud. Faasidiagrammide
vaatlemisel võib neid ühendeid käsitleda nagu komponente.
Süsteemi Al 2 O 3 – Cr 2 O 3 faasidiagramm on esitatud joonisel 8-14. Diagramm on analoogiline
isomorfse süsteemi faasidiagrammiga, kus komponentideks on Al 2 O 3 ja Cr 2 O 3 . Kuna need oksiidid
omavad ühesugust kristallstruktuuri, siis tekib tahkes olekus piiramatu tahke lahus, kus Al 3+ ja Cr 3+
ioonid võivad üksteist võres asendada.
Tavaliselt on faasidiagrammid tunduvalt keerulisemad. Vaatleme kaht süsteemi.
1) MgO – Al 2 O 3 (joon 8-15)
Siin tekib keemiline ühend MgAl 2 O 4 (spinell). MgO ja MgAl 2 O 4 lahustuvad teatud ulatuses
üksteises ja tekib kaks tahket lahust: MgO baasil (MgAl 2 O 4 lahus MgO-s) ja MgAl 2 O 4 baasil (MgO
lahus MgAl 2 O 4 -s). Need kaks tahket lahust moodustavad vahepealses osas mehaanilise segu.
Süsteemi teine komponent – Al 2 O 3 – tahket lahust ei moodusta, st temas keemiline ühend MgAl 2 O 4
ei lahustu.
2) SiO 2 – Al 2 O 3 (joon 8-16)
Siin tekib keemiline ühend mulliit (3Al 2 O 3 ·2SiO 2 ), mis on väga levinud keraamiline materjal.
Mulliit on veidi muutuva koostisega, st sisuliselt moodustab tahke lahuse. Mulliit ja kristobaliit
(SiO 2 modifikatsioon) moodustavad eutektilise süsteemi. Al 2 O 3 modifikatsiooniks siin on alund.
Mulliit laguneb peritektilisel temperatuuril 1890 o C vedelikuks ja alundiks.
8.4 Keraamiliste materjalide mehaanilised omadused
Mehaaniliselt on keraamilised materjalid, eriti savi baasil valmistatud materjalid, rabedad ja haprad.
See piirab teatud määral nende kasutamist. Juba küllalt väikeste pingete korral nad purunevad. Neil
võib olla küll kitsas elastse deformatsiooni piirkond, aga plastilise deformatsiooni piirkond
toatemperatuuril praktiliselt puudub. See kehtib nii kristalsete kui ka mittekristalsete materjalide
kohta. Rabedus on seletatav mikropragude esinemisega paljudes keraamilistes materjalides.
Seega on keraamiliste materjalide mehaanilised omadused oluliselt erinevad metallide omadustest.
Seetõttu on erinevad ka nende kasutusalad. Keraamiliste materjalide klassifikatsioon vastavalt
kasutusaladele on esitatud joonisel 8-17.
Suuremad materjalide rühmad on anorgaanilised klaasid, savi baasil valmistatud materjalid ja
kuumakindlad materjalid. Peale selle kuuluvad siia veel abrasiivid, tsement ja erikeraamika.
39