Кварцевая керамика - Пивинский Ю.Е.
Скачать (прямая ссылка):
катионов оказывают не-720 г В значительное влияние
X. X на кристаллизацию.
' * Отмечается, что, так
300 ¦ как процесс кристалли-
зации кварцевого пе-5а..1 ностекла протекает как
* 220 - Рг 1пМй бы в «объеме» за счет
5: развитой поверхности,
" бйум хотя и начинается с
ид I поверхности пор, полу-
' 'тк ченные данные более
надежны, чем данные по кристаллизации массивного кварцевого стекла.
Полученные в работе [174] данные по замедлению кристаллизации кварцевого пеностекла за счет введения некоторых добавок представляют существенный интерес и при получении кварцевой керамики. Но исследования в данной области, по всей видимости, не проводились.
Исходя из изложенных данных автором предлагается обобщенная диаграмма полиморфных превращений при спекании кварцевой керамики (рис. 86). При этом сохранен привычный условный характер диаграммы, при котором ордината Р носит лишь качественный характер. На диаграмме сплошной линией показано поведение кварцевой керамики, не кристаллизующейся при спекании, а пунктирной — керамики, склонной к кристаллиза- • ции, Как следует из диаграммы, в керамике втооого ви-
7201 8
}
300
260 Эа I
*220 1-180 ¦ Рг
5/77 &й ¦ ¦ Се
Ш 100 : Я? к А1 бе
60 20 -и Мд Са Ва-т —2/7(5/'- ¦п т л-1.
та
12 3 4 5 Заряд катиона
Р,ис 85. Влияние добавок окислов различной валентности иа время полной кристаллизации образцов кварцевого пеностекла при температуре 1500°С
170
да в интервале температур спекания образуется высокотемпературный снкристобалит, который обладает пониженной температурой перехода (вплоть до 150°С) в низкотемпературный ркристобалит. В керамике же первого вида полиморфные превращения не протекают во всем интервале указанных температур. Принадлежность керамики по своей кристаллизованной способности к одному из типов, показанному на диаграмме, определяется це-
стекл?и^Тинтет^е^Т* 1Го°Р)ФНО™ кремнезема (кварцевое керамики синте™ческий ЫОг) при получении кварцевой
лым рядом рассмотренных факторов: типом исходного сырьевого материала, его чистотой как в исходном состоянии, так и на стадии технологических операций, характеристикой полуфабриката (пористость, диспепс-ность), условия спекания, требуемой конечной плотностью материала и другими показателями.
Влияние основных факторов на спекание
Основными факторами, определяющими скорость спекания кварцевой керамики, являются: вид и чистота исходного сырьевого материала, плотность, дисперсность, технология получения полуфабриката, кристаллизационная способность, среда и режим спекания [12, 16, 18, 19, 20, 37,38, 48,51].
171
В режиме спекания существенную роль играет '0-нечная температура и продолжительность выдержки, скорость подъема температуры. При изучении спекания кварцевой керамики было установлено [51], что существенное уплотнение материала отчетливо проявляется уже во время его нагрева до конечной температуры.
На рис. 87 показана кинетика изотермического спекания (II) образцов двух партий кварцевой керамика при температуре 13О0°С На этом же рисунке показана и кинетика неизотермического спекания (I) в процессе
и
л*
12
10
^ 8 2
О 20 40 ВО 80 100 120 140 160 Т. мин
1_i_i__1_
1100 1200 1300 ±,°С
Рис. 87. Кинетика неизотермического (/) и изотермического (//) спекания кварцевой карамики на осново шли-керных отливок:
/ — средиедиспероиых, Яотл —12%; 2' — тонкодисперсных
подъема температуры, осуществляемого со скоростью ЗООЧС/ч от UO0 до 13О0°'С. При температуре ниже 1;1О0°С спекание практически отсутствует. Резкое уплотнение материала наблюдается в процессе подъема температуры от 1200 до 1300°С Относительная доля спекания на «еизотермическом участке для материала, соответствующего кривой 1, составляет 0,33, для 2—-0,59.
Таким образом, вклад доли неизотермического спекания в общий процесс спекания весьма значительный. При постоянной скорости подъема температуры он тем больше, чем выше температура изотермического спека-
172
ния. Образцам с более тонким зерновым составом при одном и том же режиме спекания соответствует большее значение относительной доли неизотермичеокого спекания. При одинаковом же зерновом составе образцы с большей исходной пористостью имеют меньшую ее долю по сравнению с более плотными.
Зависимость пористости кварцевой керамики от температуры спекания (выдержка 1 ч) при постоянной скорости подъема температуры (300°С/ч) для шликерных отливок четырех партий по [51] показана на рис. 88. Высокоплотные шликерные отливки с различным зерновым составом уже при температуре 1250—1270°С спекаются до пористости менее 4% (кривые 3, 4). В то же время
20
10 5
W к
vj \
12 \
10
1
\
А
1
0 , 10 20 30 40 у г, мин
Рис. 89. Зависимость истинной (/) н кажущейся (2) пористости кварцевой керамики от продолжительности спекания прн 1400°С
Рис. 88. Зависимость истинной пористости ¦кварцевой керамики от температуры спекания (выдержка 1 ч) для шликерных отлнвок с различными характеристиками: ' — крупнодисперсная; Яотл—26%; 2 — тонкоднспероная, Яотл—22%; 3 — средне-дисперсная; Лотл—13%; 4 — тоикоднс-персная, Лотл1- 12%
