ВЫСОКОПРОЧНЫЕ КЕРАМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И СПОСОБЫ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ

1. Керамический элемент сферической формы, содержащий спеченное основание, прикрепленное к спеченному слою, при этом коэффициент теплового расширения указанного основания превышает коэффициент теплового расширения указанного слоя, и указанное основание оказывает сжимающее усилие на указанный слой.
2. Керамический элемент по п.1, в котором разность между коэффициентом теплового расширения указанного основания и коэффициентом теплового расширения указанного слоя составляет по меньшей мере 1%, но не превышает 40% коэффициента теплового расширения основания.
3. Керамический элемент по п.1, в котором разность между коэффициентом теплового расширения указанного основания и коэффициентом теплового расширения указанного слоя составляет по меньшей мере 5%, но не превышает 30% коэффициента теплового расширения основания.
4. Керамический элемент по п.1, в котором указанный слой капсулирует указанное основание.
5. Керамический элемент по п.1, в котором указанное основание содержит по меньшей мере один спеченный материал, выбранный из группы, в которую входят оксид алюминия, диоксид титана, диоксид кремния, оксид магния, муллит, тальк, форстерит, оксид железа, глину, боксит и алюминосиликаты.
6. Керамический элемент по п.1, в котором средний размер частиц указанного основания превышает средний размер частиц указанного слоя.
7. Керамический элемент по п.1, в котором указанный слой содержит одно или несколько сквозных отверстий, за счет чего образуется прерывистый слой на указанном основании.
8. Керамический элемент по п.1, в котором как указанное основание, так и указанный слой содержат оксид металла.
9. Керамический элемент по п.8, который содержит оксид алюминия.
10. Керамический элемент по п.9, в котором указанный слой содержит оксид алюминия.
11. Керамический элемент по п.9, в котором указанное основание содержит оксид алюминия.
12. Керамический элемент по п.9, в котором как указанное основание, так и указанный слой содержат оксид алюминия.
13. Керамический элемент по п.1, в котором толщина указанного слоя составляет от 5 до 50% среднего радиуса керамического элемента.
14. Керамический элемент по п.1, в котором толщина указанного слоя составляет от 10 до 25% среднего радиуса керамического элемента.
15. Способ изготовления керамического элемента, который включает в себя следующие операции:
(a) формирование имеющего сферическую форму неспеченного основания из спекаемого керамического материала;
(b) нанесение неспеченного слоя спекаемого материала на поверхности основания и формирование за счет этого имеющего сферическую форму неспеченного композита, имеющего основание, покрытое по меньшей мере одним слоем; и
(c) оказание сжимающего усилия на керамический элемент за счет воздействия на композит полным тепловым циклом, который содержит фазу линейного повышения температуры и фазу охлаждения, причем во время фазы линейного повышения температуры указанное основание сцепляется с указанным слоем и сжимается больше, чем указанный слой, а после указанной фазы охлаждения указанное основание оказывает сжимающее усилие на указанный слой.
16. Способ по п.15, в котором, во время воздействия на композит полным тепловым циклом, скорость линейного изменения материала слоя в функции температуры возрастает, а затем снижается, причем после начала указанного снижения и ранее фазы указанного охлаждения указанная скорость линейного изменения материала основания в функции температуры превышает указанную скорость линейного изменения материала слоя в функции температуры.
17. Способ по п.16, в котором материал основания имеет профиль спекания, который определяет номинальную температуру спекания, а материал слоя имеет профиль спекания, который определяет номинальную температуру спекания по меньшей мере на 5°С, но не больше, чем на 250°С, меньше, чем номинальная температура спекания материала основания.
18. Способ по п.17, в котором номинальная температура спекания материала основания по меньшей мере на 20°С, но не больше, чем на 150°С, меньше, чем номинальная температура спекания материала основания.
19. Способ по п.15, в котором операция формирования неспеченного основания предусматривает формирование сфероида.
20. Способ формирования керамического элемента, который включает в себя следующие операции:
(a) формирование имеющего сферическую форму неспеченного основания из спекаемого керамического материала;
(b) нагревание указанного основания, чтобы добиться по меньшей мере частичного спекания основания;
(c) нанесение неспеченного слоя спекаемого материала на поверхность основания и формирование за счет этого имеющего сферическую форму композита, имеющего по меньшей мере частично спеченное основание, покрытое неспеченным слоем; и
(d) воздействие на композит полным тепловым циклом, температура которого превышает температуры спекания основания и слоя, причем при этом основание и слой сцепляются друг с другом, а основание сжимается больше, чем слой, за счет чего создается сжимающее усилие на слой.
21. Способ по п.20, в котором материал указанного основания имеет максимальную теоретическую плотность и, во время операции b, указанное основание уплотняется по меньшей мере до 25% максимальной теоретической плотности материала основания.
22. Способ по п.21, в котором указанное основание уплотняется до величины меньше, чем 75% максимальной теоретической плотности материала основания.
23. Способ по п.20, в котором температура спекания основания в операции b по меньшей мере на 25°С меньше, чем температура, до которой композит нагрет в операции d.
24. Способ разрыва геологической формации, который включает в себя следующие операции:
перемешивание множества расклинивающих агентов с жидкостью, чтобы образовать текучую смесь; и
нагнетание смеси под давлением в геологическую формацию, пока по меньшей мере порция расклинивающих агентов не будет осаждена в трещинах в формации, причем каждый по меньшей мере из 5 вес.% указанных расклинивающих агентов содержит спеченное основание, прикрепленное к спеченному слою, при этом указанное основание оказывает сжимающее усилие на указанный слой.
25. Способ по п.24, в котором указанное основание оказывает сжимающее усилие на указанный слой до и после перемешивания расклинивающих агентов с жидкостью.
26. Способ по п.24, в котором указанная геологическая формация повышает температуру указанных расклинивающих агентов свыше 50°С, причем указанное повышение температуры побуждает указанное основание оказывать сжимающее усилие на указанный слой.
27. Способ по п.26, в котором указанный слой имеет коэффициент теплового расширения, который превышает коэффициент теплового расширения указанного основания.
28. Способ по п.24, в котором каждый по меньшей мере из 50 вес.% указанных расклинивающих агентов содержит спеченное основание, прикрепленное к спеченному слою, причем указанное основание оказывает сжимающее усилие на указанный слой.
29. Способ по п.28, в котором каждый по меньшей мере из 90 вес.% указанных расклинивающих агентов содержит спеченное основание, прикрепленное к спеченному слою, причем указанное основание оказывает сжимающее усилие на указанный слой.
30. Способ расклинивания трещин в геологической формации, который включает в себя следующие операции:
(a) перемешивание множества расклинивающих агентов с жидкостью, чтобы образовать текучую смесь, причем указанные расклинивающие агенты содержат спеченное основание, сцепленное со спеченным слоем, при этом указанное основание оказывает начальное усилие на указанный слой;
(b) введение смеси под давлением в геологическую формацию, до тех пор, пока по меньшей мере порция расклинивающих агентов не будет введена в трещины в формации; и
(c) использование геотермальной теплоты, выделяемой указанной геологической формацией, для нагревания указанных расклинивающих агентов, причем указанная теплота вызывает приложение чистого сжимающего усилия к указанному слою, при этом указанное чистое сжимающее усилие превышает указанное начальное усилие.
31. Способ по п.30, в котором коэффициент теплового расширения указанного слоя превышает коэффициент теплового расширения указанного основания.
32. Способ по п.31, в котором коэффициент теплового расширения указанного слоя превышает коэффициент теплового расширения указанного основания по меньшей мере на 10% коэффициента теплового расширения основания.
33. Способ по п.30, в котором указанная геотермальная теплота повышает температуру расклинивающего агента свыше 50°С.
34. Способ изготовления керамического элемента, который включает в себя следующие операции:
(a) формирование имеющего сферическую форму неспеченного основания из спекаемого керамического материала;
(b) нанесение неспеченного слоя спекаемого материала на поверхность основания и формирование за счет этого имеющего сферическую форму неспеченного композита, имеющего основание, покрытое по меньшей мере одним слоем;
(c) воздействие на композит полным тепловым циклом, который содержит по меньшей мере первую фазу линейного повышения температуры и финальную фазу охлаждения, причем после начала указанной первой фазы линейного повышения температуры, указанное основание сжимается, и указанный слой прикладывает сжимающее усилие к указанному основанию, а после начала указанной финальной фазы охлаждения по меньшей мере участок указанного слоя отделяется от указанного основания.
35. Способ по п.34, в котором указанный слой покрывает не больше, чем 75% площади поверхности указанного основания.
36. Способ по п.34, в котором указанный слой покрывает не больше, чем 50% площади поверхности указанного основания.
37. Способ по п.34, в котором указанный слой покрывает не больше, чем 25% площади поверхности указанного основания.
38. Способ по п.34, в котором указанный слой растрескивается ранее отделения от указанного основания.
39. Способ по п.34, в котором указанный слой имеет коэффициент теплового расширения больше, чем коэффициент теплового расширения указанного основания.
40. Способ по п.39, в котором разность между коэффициентом теплового расширения указанного основания и коэффициентом теплового расширения указанного слоя составляет по меньшей мере 40%, но не превышает 80% коэффициента теплового расширения указанного основания.
41. Способ по п.39, в котором после начала фазы охлаждения указанный слой прикладывает дополнительное сжимающее усилие к указанному основанию.