Керамікиу широкому значенні слова можна визначити як неорганічні речовини з іонним та ковалентним міжатомним зв'язком (оксиди, карбіди, нітриди та ін.).
"Традиційна" кераміка має більш вузьке значення терміна-вироби з обпаленої глини. Містить значну кількість склоподібної (аморфної) фази, що оточує кристалічні утворення. Головною сировиною ”традиційних” керамік є глина (суміш сполук, що містять у різних пропорціях Al2O3, SiO2 та H2O).
“Нові” кераміки – у вузькому значенні слова – різні чисті сполуки, такі як оксиди, карбіди та нітриди, бориди, силіциди.
В даний час шляхом спікання чистих речовин одержують деталі. Кераміку застосовують для тепло- та електроізоляторів, для футерування печей та високотемпературних реакторів, фільтрів для очищення промислових газів.
Кераміка на основі чистих оксидів.У виробництві оксидної кераміки використовують в основному такі оксиди: Al2O3, ZrO2, MgO, CaO, BeO, ThO2, UO2. Структура кераміки однофазна полікристалічна. Крім кристалічної фази, може міститися невелика кількість газів (пори) та склоподібної фази, яка утворюється в результаті наявності домішок у вихідних матеріалах. Температура плавлення чистих оксидів перевищує 2000 0 С, тому їх належать до класу високовогнетривів. Оксидна кераміка має високу міцність при стисканні (980…3000 МПа). З підвищенням температури міцність кераміки знижується. Кераміка з чистих оксидів, як правило, не схильна до процесу окислення.
Кераміка на основі Al2O3(корундова) має високу міцність, яка зберігається при високих температурах, хімічно стійка, відмінний діелектрик. Застосовується для виготовлення деталей високотемпературних печей,підшипників пічних конвеєрів, свічок запалювання, різців, калібрів, фільєр для протягування дроту. Пористу кераміку використовують як термоізоляційний матеріал. Корундовий матеріал мікроліт (ЦМ-332) перевершує інші інструментальні матеріали (червоностійкість до 1200 0 С). З мікроліту виготовляють різцеві пластинки, фільєри, насадки, сопла та ін. У забрудненому стані у вигляді крихти корунд застосовується як абразивний матеріал.
Кераміка на основі оксиду цирконію(ZrO2). Рекомендовані температури застосування 2000 ... 2200 0 С. Вона використовується для виготовлення вогнетривких тиглів, для плавки металів і сплавів, як теплова ізоляція печей, апаратів і реакторів, як покриття на металах, для захисту їх від дії температур.
Кераміка на основі оксиду берилію(ВеО) відрізняється високою теплопровідністю, що повідомляє їй високу термостійкість. Міцні властивості невисокі. Оксид берилію має здатність розсіювати іонізуюче випромінювання високих енергій, застосовується для виготовлення тиглів, для плавки деяких чистих металів як вакуумної кераміки в ядерних реакторах.
Безкиснева кераміка.До тугоплавких безкисневих кераміків відносяться карбіди, бориди, нітриди, соліциди, сульфіди. Вони відрізняються високими вогнетривкістю (2500...3500 0 С), твердістю (іноді як у алмазу) та зносостійкістю по відношенню до агресивних середовищ, крихкістю. Окаліностійкість карбідів і боридів 900 ... 1000 0 С, трохи нижче вона у нітридів. Силициди можуть витримувати температуру 1300-1700 0 С.
Карбіди.Широко застосовується карбід кремнію - карборунд (SiС). Він має високу жароміцність (1500 ... 1600 0 С), твердість, стійкість до кислот і нестійкість до лугів. Застосовується як нагрівальні стрижні, захисні.покриття графіту. У забрудненому стані у вигляді крихти карборунд застосовується як абразивний матеріал.
Бориди.Ці сполуки мають металеві властивості. Мають високу електропровідність, зносостійкість, твердість, стійки до окиснення. Диборид цирконію (ZrB2) використовують для виготовлення термопар, що працюють при температурі понад 2000 0 С в агресивних середовищах, труб, ємностей, тиглів. Покриття з боридів підвищують твердість, хімічну стійкість та зносостійкість виробів.
Нітрид кремнію(Si3N4) більше інших нітридів стійкий на повітрі та в окислювальній атмосфері до 1600 0 С. За питомою міцністю при високих температурах Si3N4 перевершує всі конструкційні матеріали, а за вартістю він дешевше жароміцних сплавів у кілька разів. Він міцний, зносостійкий, жароміцний матеріал. Застосовується в двигунах внутрішнього згоряння (головки блоку, циліндрів, поршні та ін), стійок до корозії та ерозії, не боїться перегріву теплонавантажених деталей.
Сіліцидивідрізняються від карбідів та боридів напівпровідниковими властивостями, окалиностійкістю, вони стійкі до дії кислот та лугів. Їх можна застосовувати при температурі 1300 ... 1700 0 С. Дисіліцид молібдену (МоSi2) використовується як стабільний електронагрівач в печах при температурі 1700 0 С протягом декількох тисяч годин. Зі спеченого МоSi2 виготовляють лопатки газових турбін, соплові вкладиші двигунів; його використовують як твердий мастильний матеріал для підшипників, для захисних покриттів тугоплавких металів високотемпературного окислення.
Кермети.Це матеріали, що складаються з частинок кристалічної кераміки, укладених у металеву (теж кристалічну) матрицю, кількість якої становить 5 ... 15% за масою. Роль металу в керметах - створення в'язкої,пластичної сполучної для зниження крихкості керамічної основи.
Основу керметів становлять хімічні сполуки. Серед них є речовини з особливо високою температурою плавлення. Це, наприклад, карбід ніобію (tпл = 3770 0 С), карбід цирконію (3800 0 С), карбід танталу (4150 0 С) і тугоплавке речовина карбід гафнію (4200 0 С).
У чистому вигляді вони виявилися практично непридатними, тому що мають низьку теплопровідність і легко руйнуються під час навантаження. Тому кермети виготовляють спіканням спресованих порошків карбідів із металами.
Поєднання виключно високої твердості з гарною ударною в'язкістю, яке зберігається при високих температурах, призвело до широкого застосування керметів для виготовлення ріжучого інструменту, покриттів газової від корозії сопел газових турбін.