Содержание к диссертации
Введение 3
Аналитический обзор литературы 5 2.1.Общие сведения о шпинели 5
2.2.Синтез шпинели 27
2.3.Способы получения тонкодисперсных порошков 36
2.4. Применение золь гель метода в технологии оксидной керамики 46
2.5.Выводы по обзору литературы 49
3. Экспериментальная часть 50
3.1.Цель и направление работы 50
3.2.Постановка работы 52
3.3.Используемые материалы 53
ЗАМетоды исследования 54
3.5.Влияние анионов исходных солей на синтез и спекаемость шпинельных порошков 57
З.б.Влияние соотношения MgO и А1203 на фазовый состав шпинельных порошков 85
3.7.Влияние температуры синтеза на спекаемость шпинельных порош ков 98
3.8. Влияние времени измельчения и давления прессования на спекаемость шпинельных порошков 109
3.9.Синтез алЕомомагнезиальной шпинели с избытком MgO при изменении скоростей массопотоков катионов 127
Синтез нестехиометри ческой алюмомагнезиальной шпинели с тетрагональной решеткой 145
Освоение технологии золь-гель порошков в производстве 152
Выводы 154
Введение к работе
Основные направления научных исследований в области керамики предусматривают расширение и углубление исследований новых, в первую очередь высокоплотных, мелкокристаллических и прочных керамических материалов, а также материалов со специфическими свойствами. Большой интерес для современной высокотемпературной керамики представляют материалы на основе синтезированных смесей высокоогнеупорных оксидов в двойных и тройных системах, кривые ликвидуса которых лежат в области весьма высоких температур. Они дают возможность получать широкий спектр высококачественных материалов с разнообразными свойствами, изменение которых можно контролировать и регулировать.
Особое место при этом занимает керамика на основе чистых оксидов (А1203, MgO, CaO, BeO, Zr02 и др.) и синтетических продуктов на их основе (напр. шпинели), имеющих температуру плавления выше 2000-2500°С, а также высокие физико-технические свойства, такие, как высокая химическая чистота, плотность, газонепроницаемость, термостойкость, химическая стойкость, механическая прочность при высоких температурах и ряда других свойств 1].
Среди таких соединений особое место занимает бинарная система MgO-Al203} впервые изученная Рэнкиным и Мэрвиным в 1912г [2] и имеющая единственное химическое соединение в своем составе - алюмо-магнезиальную шпинель (MgO А1203).
Благодаря высокой температуре плавления, твердости, химической стойкости и прочности, сохраняющихся при высоких температурах, алю-момагнезиальная шпинель является эффективным материалом для высокотемпературной техника
Широкое применение шпинель находит при изготовлении защитных чехлов для термопар, для плавки многих материалов, в т.ч. сплавов для лопаток турбин. Шпинель над керамика в настоящее время также широко ис пользуется при изготовлении датчиков для измерения высоких температур, в авиационных газотурбинных двигателях [3].
Из шпинели изготавливают огнеупорный кирпич для футеровки зоны обжига цементной вращающейся печи, а также металлургических производств (напр. сливное отверстие в конвертере). В стекольной промышленности шпинель используют, например, при футеровке стекольных печных регенераторов [4].
Отмечается [5] перспективность разработки нового класса бетонов -шпинельиых керамобетонов, которые характеризуются существенно (в 2 и 2.5 раза) меньшим удельным износом по сравнению с корундовыми и бокситовыми бетонами. Весьма важной характеристикой шпинелеобразую-щи\ бетонов является их обьемопостоянство.
Алюмомагнезиальная шпинель может использоваться для производства прозрачных поликристаллических материалов [в, 7].
Из алюмомагнезиальной шпинели могут быть изготовлены все виды изделий, получаемых из поликристаллической корундовой керамики: прозрачные трубки для высокоинтенсивных источников света, подложки интегральных схем, окна и купола управляемых снарядов, детали установок с применением лазеров, светоизлучающих диодов, фотодиодов с автосканированием и т.д. Оптическая керамика из шпинели - материал с исключительной механической прочностью, износостойкостью, эрозионной стойкостью, устойчивостью к одностороннему аэродинамическому удару, химической инертностью, механически и оптически стабильный вплоть до температуры 1250 °С и выше[6]. Шпинель может быть использована для изготовления обтекателей ракет и оптических окон в различных оптических системах (например, космических) [7,8].
В связи с таким широким применением материалов на основе шпинели технология синтеза шпинельиых порошков требует улучшения, необходимо получать чистые однородные по структуре материалы при достаточно низкой температуре. Традиционные механические методы получения тонкодисперсных, активных к спеканию порошков (помол в шаровых и вибромельницах) в большинстве своем не обеспечивают тех требовании, которые предъявляются к исходным порошкам для высококачественной керамики. Поэтому для получения высококачественных порошков требуются химические методы. Цель работы
Изучение влияния природы исходных компонентов на синтез порошков в системе MgO-Al203, изучение спекаемости этих порошков и получение в конечном итоге плотной и прочной керамики.
