Приготовление керамических масс
Керамику с низким значением термического коэффициента линейного расширения , способную многократно выдерживать большие термоудары, называют термостойкой. Термоудар - одноразовое высокоскоростное (с 103 К/с) и неоднородное изменение температуры тела. При термоударе, вызываемом кратковременным скоростным поверхностным нагревом, разрушения во многих случаях происходит не на стадии нагрева, а при последующем охлаждении тоже с большой скоростью. Термоудары опасны возникновением за доли секунды температурного градиента и обусловленных им деформаций и напряжений, приводящее образованию трещин и в итоге к разрушению. Стойкость к термоударам является наиболее важными фактором для выбора конструкционного материала при заданных термомеханических режимах термический коэффициент линейного расширения — физическая величина, характеризующая относительное изменение объёма или линейных размеров тела с увеличением температуры на 1 К при постоянном давлении. Имеет размерность обратной температуры. К−1 3 K= λσ/сγαЕ Λ-лямба сигма- сигма с – це γ – гамма α-альфа Е Теплопрово́дность — способность материальных тел проводить энергию (теплоту) от более нагретых частей тела к менее нагретым частям тела, осуществляемому хаотически движущимися частицами тела (атомами, молекулами, электронами и т. п.). Эта характеристика равна количеству теплоты, проходящему через однородный образец материала единичной длины и единичной площади за единицу времени при единичной разнице температур (1 К). В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения коэффициента теплопроводности является Вт/(м·K). Преде́л про́чности — механическое напряжение {\displaystyle \sigma _{B}} , выше которого происходит разрушение материала. Иначе говоря, это пороговая величина, превышая которую механическое напряжение разрушит некое тело из конкретного материала. Теплоёмкость — количество теплоты, поглощаемой (выделяемой) телом в процессе нагревания (остывания) на 1 кельвин. Более точно, теплоёмкость — физическая величина, определяемая как отношение количества теплоты {\displaystyle \delta Q}dQ, поглощаемой/выделяемой термодинамической системой при бесконечно малом изменении её температуры {\displaystyle T}T, к величине этого изменения dT Пло́тность — скалярная физическая величина, определяемая как отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму. Коэффицие́нт теплово́го расшире́ния — физическая величина, характеризующая относительное изменение объёма или линейных размеров тела с увеличением температуры на 1 К при постоянном давлении. Имеет размерность обратной температуры. Мо́дуль Ю́нга (модуль продольной упругости) — физическая величина, характеризующая способность материала сопротивляться растяжению, сжатию при упругой деформации[1]. Обозначается большой буквой Е. 4. Кварцевой керамика Приведены электронно-микроскопические снимки поверхности излома образцов, исходной кварцевой керамики (керамика диоксида кремния), подвергнута термообработке при 1050°С. Для травления использовались водно-спиртовые растворы на основе тетраэтоксисилана с модифицирующими компонентами для пропитки образцов пористой кварцевой керамики. Материал с зернистой структурой, как правило, более термостоек, чем плотный. В плотных спекшихся материалах заметна определенная тенденция к улучшению их термостойкости при крупной кристаллизации основной фазы (например, в корунде). 5. Термическая стойкость различных видов изделий технической керамики в настоящее время оценивается по различным методикам. В их основе лежат следующие критерии: теплосмена - Цикл, состоящий из нагревания испытуемого образца до заданнойтемпературы, выдержки при этой температуре и последующего охлаждения в заданных условиях. 1) число теплосмен Для определения термической стойкости используют образец в форме кирпича. образец нагревают 40 мин при 850°С, затем охлаждают 8—15 мин. Цикл нагрева и охлаждения называется теплосменой. Охлаждение может быть только на воздухе (воздушные теплосмены) или сначала в воде 3 мин, затем на воздухе 5— 10 мин (водяные теплосмены). Нагрев и охлаждение проводятся до тех пор, пока потеря массы образца (из-за откалывания кусков) не достигнет 20%. Термическая стойкость оценивается количеством выдержанных теплосмен. 2) потеря механической прочности Наиболее часто при этом методе оценки термостойкости применяется определение показателей предела прочности при изгибе. Для испытаний используются образцы в удлиненных плиточек или балочек (круг или квадрат вида) различного размера в зависимости от вида материала и технических возможностей изготовления образцов. На 3-5 образцах определяют прочность при изгибе до испытаний и рассчитывают ее среднее ариф значение. В начале испытаний 10-15 образцов из испытуемого материала помещают в печь и нагревают до требуемой температуры, при достижении которой дается выдержка в течении 20-30м После чего образцы быстро вынимают и охлаждают по опр режиму. (Темпр испытаний для каждого вида материала точно не установлена и подбирается опытным путем.) Охлаждают в проточной воде, воздухе, на метал плите или на воздухе под давлением. По окончании теплосмены определяют величину прочности на изгибе испытуемых образов. Результатом испытания является потеря прочности. Ошибка определения составляет ~10% 3) предельный температурный перепад при котором, изделие разрушается или частично теряет необходимые технические свойства (например, вакуумную плотность, электрическую прочность). Этот метод наиболее широко применяют для определения термической стойкости электроизоляционных изделий, вакуумной керамики. На термическую стойкость керамики сильно влияет ее макро- и микроструктура. Материал с зернистой структурой, как правило, более термостоек, чем плотный. В плотных спекшихся материалах заметна определенная тенденция к улучшению их термостойкости при крупной кристаллизации основной фазы (например, в корунде). 6. Алюмосиликатная керамика на основе SiO2-Аl2О3 По мере увеличения содержания Аl2О3 в керамич. материалах увеличивается содержание муллита 3Al2O3.2SiO2, что способствует повышению прочности и термостойкости керамики, снижению ее кислотности. К керамике, содержащей ок. 28% Аl2О3, относят "полукислые" материалы (огнеупоры, фарфор, фаянс, гончарные изделия), а также каолиновую вату, теплоизоляц. материалы на ее основе, шамотные огнеупоры и др. Корундовая керамика, содержащая >90% Аl2О3, характеризуется высоким электрич. сопротивлением при т-рах до 1500°С) Из алюмосиликатной керамики изготовляют посуду, детали и футеровку коксовых и мартеновских печей, ракет, космич. аппаратов и ядерных реакторов, носители для катализаторов, корпуса галогенных ламп, костные имплантаты, детали радиоаппаратуры и мн. др. 7. Используют ее при изготовлении тиглей для плавки тугоплавких металлов, напр. Pt, Be, Ti. В керамике из ZrO2 обычно вводят стабилизаторы (Y2O3, СаО, MgO), образующие с ним твердые р-ры; применяют для изготовления высокотемпературных нагревателей, защитных обмазок, для изоляции индукторов высокочастотных печей и как конструкционную керамику. применяют для тепло- и электроизоляторов, для футеровки печей и высокотемпературных реакторов. 8. Керамика на основе диоксидов кремния (SiO2 )и др. оксидов. Кремнеземистая керамика содержит более 80% SiO2 и подразделяется на кварцевую и динасовую керамику. Первую изготовляют из кварцевого стекла или жильного кварца, вторую - спеканием кварцита в присут. Fe2O3 и Са(ОН)2. Кварцевая керамика обладает высокой термич. и радиац. стойкостью, радиопрозрачностью, высокой кислотостойкостью и огнеупорностью. Для изготовления такой керамики обычно используют глину, каолин, тальк, карбонаты Ва, Li и Са, MgO, минералы эвкриптит, сподумен, петалит, ашарит, трепел, известняк. Применяют в произ-ве теплообменников, огнеупоров, изоляторов авто- и авиасвечей и др. 9.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Приготовление керамических масс
Керамические массы — это смесь исходных сырьевых материалов, в определенном соотношении, заданной для каждого вида изделий.
При производстве высококачественной керамики с высокой однородностью структуры используют порошки исходных материалов с размером частиц до 1 мкм. Процесс получения столь высокой степени дисперсности требует больших энергозатрат и является одним из основных этапов керамической технологии.
Измельчение производится механическим путем с помощью мелющих тел, a также путем распыления измельчаемого материала в жидком состоянии, осаждением на холодных поверхностях из парогазовой фазы, виброкавитационным воздействием на частицы, находящиеся в жидкости, с помощью самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и другими методами.
Формование изделий
Различают три основные группы методов формования
1. Прессование под действием сжимающего давления, при котором происходит уплотнение порошка за счет уменьшения пористости.
2. Пластичное формование выдавливанием прутков и труб через мундштук (экструзия) формовочных масс с пластификаторами, увеличивающими их текучесть.
3. Шликерное литье для изготовления тонкостенных изделий любой сложной формы, в котором для формования используют жидкие суспензии порошков.
При переходе от прессования к пластичному формованию и шликерному литью увеличиваются возможности изготовления изделий сложной формы, однако усложняется процесс сушки изделий и удаления пластификаторов из керамического материала. Поэтому для изготовления изделий сравнительно простой формы предпочтение отдается прессованию, а более сложной – экструзии и шликерному литью.
Обжиг
При спекании отдельные частицы порошков превращаются в монолит и формируются окончательные свойства керамики. Процесс спекания сопровождается уменьшением пористости и усадкой.
Применяют печи для спекания при атмосферном давлении, установки горячего изостатического прессования (газостаты), прессы горячего прессования с прессования до 1500 кН. Температура спекания в зависимости от состава может составлять до 2000-2200 ⸰C.
Часто применяются совмещенные консолидации, сочетающие формование со спеканием, а в некоторых случаях синтез образующегося соединения с одновременным формованием и спеканием.
Что такое консолидация?
Это процесс объедения. В процессе получения керамики он заключается в формовании и отжиге.
Насколько доступна термостойкая керамика и какая стоимость?
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 306; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!