Кварцевая керамика - Пивинский Ю.Е.
Скачать (прямая ссылка):
/ — крупнодисперсиой, частнц>50 мкм, 19%, рс=1,91 г/ом3; / — крупнодисперсной, частиц > 50 мкм. 19%, рс =1,91 г/см3. Литье в вертикальном положении, верх отливки соответствует #=50 мм
ционной устойчивости исходных суспензий за счет повышения их плотности или дисперсности, ускорением процесса набора массы, регулировкой реологических свойств суспензий с целью замедления их структурообразо-вания.
139
Прочностные свойства отливок1
Прочность шликерных отливок, особенно крупногабаритных и сложных по форме, во многом определяет их целостность и потери производства при сушке, транспортировке. Прочность отливок из кварцевой керамики определяется степенью стабилизации и дисперсностью исходных суспензий, пористостью и влажностью отливки.
Особенно существенное влияние на прочностные свойства отливок оказывает стабилизация суспензий. Последнее подтверждается данными рис. 697 где показана зависимость Л0Тл, 0ст, °изг отливок от продолжительности перемешивания (стабилизации) суспензий для литья. Прочность отливок при сжатии из стабилизированных суспензий в 2,8, а при изгибе в 2 раза больше, чем из исходных суспензий до стабилизации. Максимальные значения Оизг при этом достигали 70 кгс/см2, оСт 1000 кгс/см2, т. е. прочность шликерных отливок из кварцевого стекла достигает прочности лучших сортов строительных огнеупоров [106].
Зависимость средних показателей прочности при изгибе и сжатии от пористости крупнодисперсных отливок показана на рис. 70. При этом пористость отливок в пределах до 20% регулировалась степенью коагуляции рН суспензии, выше 20% —введением водного раствора метилцеллюлозы. С увеличением пористости отливки наблюдается резкое падение их прочности. Например, при увеличении пористости отливки в два раза по сравнению с минимальными значениями показатели сИзг и от уменьшаются в пять раз.
Влияние дисперсности на сИзг и пористость отливок из стабилизированных суспензий, полученных одностадийным методом, показано на рис. 71. Дисперсность отливок при этом задавалась посредством регулирования объемов смешиваемых крупнодисперсной (К) и тонкодисперсной (Т) суспензий в расчете на объемное содержание твердой фазы. При этом тонкодисперсная суспензия содержала 65% частиц до 5 мкм при с1тах=15 мкм, а крупнодисперсная— 20% ДО б мкм и 16% частиц с размером более 50 мкм. Максимальные значения оИЗг соответствуют отливкам с содержанием фракции ^5 мкм в пределах 40—45%. Отливки из исходной тонкодисперс-
1 Прочностные свойства отливок изучены автором совместно с 3. Ф. Трифоновой.
140
Рис. 69. Зависимость прочности отливок при изгибе (/), при сжатии (2) и пористости отливки (3) от продолжительности стабилизации суспензии непрозрачного кварцевого стекла, > полученной одностадийным методом (рс —1,88 г/ом3, частиц до 5 »*км — 20%, >50 мкм— 12,4%)
14
13
12
780
-§,600
м
-^-540 - 420
300
35
30
N
',20
15
10
2 ~хг»-' __ О -9
-7
1 > 3
X 1
О 20
40 50 Гп,ч
80 100 120
24 20 16
<и Я
660
300
10
100
о
V V
2'
Рис. 71. Зависимость прочности прн изгибе (/) и пористости отливки (2) от соотношения в смеси для их литья тонкозернистой (71) и крупнозернистой (К) суспензии и содержания частиц до
6 МК'М
10 15 20 25 ?0 35 Потл, %
14 Г 50
13
65 56
Рис. 70. Зависимость прочности при изгибе (/) и прочности при сжатии (2) от пористости высушенных отливок
Р до 5мк, % 47 38
12
10
60 40 Т,°/о
141
ной суспензии имеют показатели оизг в 1,5 раза больше, чем из исходной тонкодисперсной, хотя показатели их составляют 14 и 10,2% соответственно. Последнее свидетельствует о том, что в случае отливок с существенной разницей в дисперсности их пористость не играет такой определяющей роли, которая была показана на рис. 70.
Высокие прочностные показатели отливок кварцевой керамики обусловлены наличием кремнекислоты, обладающей отличными связующими свойствами. Анализ прочности показал, что у отливок из крупнодисперсных суспензий разброс значений прочности незначителен
25
г 750
ч. 22 V. 650
Г
,-.19
4 О-
550
450
\/ 1
/ ч »
1 1 _^_о- 2 ^\
2 4
Рис. 72. Зависимость прочности при изгибе (1) и прочности при сжатии (2) от влажности крупноднспероных шликерных отливок
(Яотл-13»/0)
(10—20% от среднего значения), а у отливок из тонкодисперсных он повышается до 30—40%. Это может свидетельствовать о структурных дефектах, которые приводят в ряде случаев к разрушению отливок.
Существенное влияние на прочность отливок может оказывать их влажность. Причем, как следует из рис. 72, зависимость показателей оИзг и ост от влажности различная. Если прочность при сжатии по мере уменьшения № постепенно возрастает (прирост 70%), то максимальные показатели оизг соответствуют влажности 2— 3%. Показатели оизг отливок в высушенном состоянии на 35% меньше по сравнению с таковыми для отливок с исходной влажностью. Указанная особенность обусловлена по всей видимости тем, что влажные отливки обладают некоторой пластичностью, оказывающей влияние на рост Оизг-
