В создании новых материалов, разнообразных конструкционных, жаростойких, фильтровых, материалов для пар трения и многих других, методы порошковой металлургии (в частности, жидкофазное спекание) приобрели в последние годы исключительно важное значение.
При повышении температуры увеличивается усадка (хотя и не так резко, как при свободном спекании). Из рис. следует, что при изменении температуры от 1150 до 1350°С усадка при жидкофазном спекании под давлением возрастает на 11-12%, в то время как при свободном спекании этот прирост составляет 45-46%.
2.4 Твердофазные спекания глиноземной керамики при температуре 1500єС
Спекание керамики в большинстве случаев является твердофазным. Температура спекания зависит от дисперсности и активности исходных порошков, условий спекания, вида и количества добавок.
* Тспек = 1700-1750°С - Дисперсность порошка 1-2 мкм.
* Тспек = 1750-1800°С - Дисперсность порошка 2 мкм.
* Тспек = 1850°С - Дисперсность порошка 5 мкм.
Во многих случаях в состав керамики вводятся различные добавки в виде оксидов или солей. Это делается с целью снижения температуры спекания и изменения характера кристаллизации при спекании:
- Добавка ТiO2 снижает температуру спекания до 1500-1550°С, но вызывает интенсивный рост зерна керамики до 200-350 мкм;
- Снижение температуры спекания при введении МgО не наблюдается, но размер кристаллов спеченной керамики не превышает 2-10 мкм.
Керамика на основе Al2O3.
Таблица 2.1 Свойства корундовой керамики
|
Плотность, г/см3 |
3,96 |
|
|
Температура плавления, °С |
2050 |
|
|
Коэффициент теплопроводности, Вт/м?град |
30,14 (100 °С) 12,4 (400 °С) 6,4 (1000 °С) |
|
|
Удельное электросопротивление, Ом·м |
3·10№І (100 ? С) 9·10-2 (1300 ? С) |
|
|
ЛКТР, б ·106 град-1 |
8 (20-1400 °С) |
|
|
Модуль упругости, ГПа |
374 (20 °С) 315 (1000 °С) 147 (1500 °С) |
|
|
Предел прочности при изгибе, МПа |
до 650 (20 °С) 50 (1500 °С) |
|
|
Микротвердость, ГПа |
до 26 (20 °С) |
Заключение
В заключение можно отметить, что:
1. В настоящее время более 95 % глинозема получают способом Байера. Способ Байера - самый дешевый и распространенный в мире. Однако для его осуществления необходимо использовать высококачественные бокситы с относительно невысоким содержанием кремнезема - SiO2. Байеровский боксит должен иметь высокий кремневый модуль µSi ? 6-8 и не содержать больших количеств серы и CO2, которые осложняют переработку боксита по этому способу. В настоящее время способ Байера - основной способ производства глинозема во всем мире.
2. Технология спекания изделий из глинозема на фосфатных связках основана нескольких механизмах переноса вещества, на диффузионных, жидкофазных и других механизмах. Единой теории спекания еще не разработано, но основные процессы, лежащие в основе спекания, уже получили теоретическое освещение. Спекание - следствие переноса вещества, происходящего в результате изменения поверхностной энергии в различных участках системы. Перенос вещества может осуществляться различными путями.
3. В зависимости от состава исходного сырья для выделения глинозёма в настоящее время используют щелочные методы. Отличительной особенностью способа спекания от чисто гидрометаллургического (способа Байера) является операция спекания - пирометаллургический передел. Цель этой операции - связать кремний в малорастворимые при последующей гидрометаллургической переработке соединения, чтобы затем на стадии выщелачивания спёка вывести кремний из процесса.
Список использованных источников и литературы
1. Аяди М.В., Попова Н.А., Макаров Н.А. и др. Плотная и прочная керамика из оксида алюминия с пониженной температурой спекания // Огнеупоры и техническая керамика. 1996. № 10. С. 2-5.
2. Бакунов В.С., Беляков А.В. Прочность и структура керамики // Огнеупоры и техническая керамика. 1998. №3. С. 10-15.
3. Балкевич В.Л., Боровкова Л.Б., Лукин Е.С. и др. Зернистая керамика из Y2O3, полученной спеканием и высокочастотной плавкой // Огнеупоры. 1973. № 4. С. 45- 50.
4. Безлепник В.П., Попильский Р.Я., Лукин Е.С. И др. Особенности спекания корундовой керамики в среде водорода // Огнеупоры. 1983. № 9. С. 9-10.
5. Андрианов Н.Т., Балкевич В.Л., Беляков А.В., и др. Химическая технология керамики / Под ред. И.Я. Гузмана.- М.: ООО РИФ "Стройматериалы", 2012. - 496 с.
6. Баринов С.М., Шевченко В.Я. Прочность технической керамики. - М.: Наука. 1996. -159 с.
7. Гегузин Я.Е. Физика спекания. - М.: Наука, 1984. - 311 с.
8. Джонс В.Д. Основы порошковой металлургии. Прессование и спекание. - М.: Мир, 1965. - 403с.
9. Ивенсен В.А. Феноменология спекания.- М.: Металлургия, 1985.- 245 с.
10. Коубл Р. Диффузионное спекание в твёрдом состоянии. - М.: Металлургия, 1965. с. 203-234.
11. Павлушкин Н.М. Спечённый корунд.-М.: Стройиздат, 1961. - 209 с.
12. Гаршин А.П. Материаловедение. Техническая керамика в машиностроении. - М.: Изд-во Юрайт, 2017. - 296 с.
13. Логинова И.В., Кырчиков А.В., Пенюгалова Н.П. Технология производства глинозема. - Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2015. - 336 с.
14. Бакунов В.С., Беляков А.В., Лукин Е.С., Шаяхметов У.Ш. Оксидная керамика: Спекание и ползучесть: учеб. пособие для вузов / Под ред. И.Я. Гузмана и др. - М.: ООО РИФ "СТРОЙМАТЕРИАЛЫ", 2012. - 496 с.
15. Шаяхметов У.Ш. Фосфатные композиционные материалы и опыт их применения. - Уфа: РИЦ "Старая Уфа", 2001. -150с.