Сварка порошковой проволокой - Фрумин И.И.
Скачать (прямая ссылка):
« Термодинамический анализ твердофазовых реакций показывает, что *х направление определяется преимущественно изменением теплосодержания. Этот вывод положен в основу определения реакционной способности твердых веществ при термоанализе. Реакции между твердыми веществами характеризуются экзотермическим эффектом [130].
На протекание твердофазовых реакций существенное влияние оказывают температура, давление, гранулометрический состав сме-
25
си, окружающая среда, наличие ускорителей, определяющих условия твердофазового взаимодействия.
Согласно существующим представлениям твердофазовое взаимодействие становится наиболее вероятным при температурах, когда нарушается кристаллическая решетка веществ. В минеральных смесях, содержащих карбонаты, процессы образования двойных соединений получают наибольшее развитие после завершения диссоциации карбоната [127]. Образование соединений зависит от соотношения компонентов в смеси. На рис. 23 представлены термограммы комплексного анализа смесей карбоната кальция с глиноземом при различных соотношениях компонентов в смеси. С увеличением содержания глинозема в смеси более заметно выражен экзотермический эффект образования алюминатов, следующий непосредственно за диссоциацией карбоната.
На протекание процессов комплексообразования значительно влияет удельная поверхность шихты. При нагревании смесей тонко-измельченных порошков скорость комплексообразования возрастает. На рис. 24 приведены кривые зависимости скорости взаимодействия окиси кальция с кварцем от температуры, времени выдержки, а также удельной поверхности шихты для смеси порошков кварца и мрамора из расчета получения двухкальциевого силиката 2Ca0-Si02.
Появление расплава в смеси резко ускоряет процессы комплексообразования. При формировании шлака происходит постепенное растворение тугоплавких компонентов смеси в эвтектических расплавах. В табл. 2 приведены результаты рентгенструктурного анализа двух смесей порошков, нагреваемых до температур образования шлакового расплава.
Таблица 2
Смесь Температура нагрева, °С Обнаруженные фазы
MgC03—CaF2—Si02 600 MgO; Si02; CaF2 Ca0-Mg0-2Si02; SiOa; CaF2; MgO MgO; CaF2
900
1100
CaC03—CaFa—A12Os— 600 CaF2; A1203; Na2C03; СаСОз;
•—NagCOs
900 5CaO • 3A1203; NaF; CaFa; A1203
1100 A1203; NaCa4A1309
При температуре выше 900° С в процессе рентгеноструктурного анализа четко фиксируются относительно тугоплавкие соединения, не успевшие раствориться в расплаве и сохранившие кристаллическую структуру.
Возможность образования шлакового расплава из смеси порошков зависит от степени приближения системы к области наиболее
. 26
легкоплавких составов и предварительно оценивается по фазовым диаграммам. На рис. 25 приведена диаграмма плавкости системы MgO — CaF2 — Si02. Сопоставление данных, приведенных в табл. 2 и на рис. 25, говорит о том, что наличие в системе жидкой фазы возможно независимо от соотношения компонентов в смеси.
Смеси порошкообразных материалов на базе флюорита представляют интерес в связи с образованием расплавов при температурах ниже 1200° С и выделением летучих фторидов. Флюорит — основной источник фтора во флюсах, покрытиях и сердечниках порошковых проволок.
Флюорит при нагревании взаимодействует с водяным паром [71, 112]. Скорость реакции возрастает при наличии двуокиси кремния. Взаимодействие может происходить, например, по схеме
2CaF2 + 2НаО (пар) Si02 —
=2Ca0-Si03 + 4HF(ra3). (15)
Протекание первоначально реакции флюорита с кремнеземом с последующим взаимодействием образовавшегося тетрафторида кремния с водяным паром ^пп/ х
менее вероятно [71, 72]. Замет- """о ' ” 7Г 'wo сагг
ное выделение тетрафторида
кремния ИЗ сухой смеси фторис- Рис- 25- Диаграмма плавкости тройной того кальция с кварцем, соглас- системы MgO—CaF2—Si02.
но данным работы [71], наблюдаемся при температуре выше 1100° С. При расплавлении такой сме си обнаруживается расслоение на две жидкости, что говорит об ограниченной растворимости кремнезема в расплаве флюорита [142]. При нагревании и плавлении флюсов, содержащих флюорит и кремнезем, образование тетрафторида кремния замечено при более низких температурах [90, 112].
Наличие в составе смеси с фтористым кальцием силиката натрия приводит к развитию их взаимодействия с образованием фтористого натрия по реакции
CaF2 + Na20-nSi02 = Ca0-nSi02 -f 2NaF. (16)
Эта реакция с заметной скоростью протекает уже при температуре 600—650° С.
Тетрафторид кремния в сварочных материалах может образоваться при диссоциации кремнефгоридов щелочных и щелочноземельных металлов [116, 136]. Кремнефтористый натрий, например, разлагается при температуре ниже 500° С с образованием тетрафго-рида кремния:
Na2SiFe = 2NaF + SiF4. (17)
S1O2 О A юо
27
Флюорит может при высоких feMnepaTypax взаимодействовать также с двуокисью титана [701. Комплексный термический анализ порошковых смесей, содержащих флюорит, показал, что при нагреве до Г100° С со скоростями более 10 град!мин взаимодействия флюорита с примесями кремнезема и двуокиси титана не происходит. Изотермическая выдержка смесей флюорита с кремнеземом и двуокисью титана (соотношение масс CaF2 : Si02 и CaF2:Ti02 равняется единице) при температуре выше 1000° С вызывает заметную потерю веса (рис. 26). Эти данные говорят о том, что существенное развитие рассматриваемые реакции флюорита в реальных условиях
