автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.11, диссертация на тему:Плотная корундования керамика с пониженной температурой спекания

\-»ЛЛ1\ Российский химико-технологический университет

имени Д. И. Менделеева

На правах рукописи

ОРЛОВ СЕРГЕЙ ВАЛЕНТИНОВИЧ

ПЛОТНАЯ КОРУНДОВАЯ КЕРАМИКА С ПОНИЖЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ СПЕКАНИЯ

05.17.11 —Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва — 1993

Работа выполнена в Московском химико-технологическом институте им. Д. И. Менделеева.

Научный руководитель — кандидат технических наук, доцент Андрианов Н. Т.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Черепанов Б. С.; кандидат технических наук, доцент Лемешев В. Г.

Ведущее предприятие — НПО «КОМПОЗИТ»,

Защита состоится £ аарглЯ 1993 г,

в_час. в ауд._на заседании специали*

зированного совета Д 053.53.01 при Российском хи^ мико-технологическом университете им. Д. И. Менделеева по адресу: 125190, Москва, А-190, Миусская пл., д. 9,

С диссертацией можно ознакомиться в Научно-информационном центре РХТУ им. Д. И. Менделеева.

1 Автореферат разослан 2 М&рмй. 1993 г.

Ученый секретарь специализированного г.пярта

.. В. БЕЛЯКОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Плотную корундовую керамику широко используют в различных областях техники благодаря уникальному сочетанию высоких показателей таких свойств, как огнеупорность, механическая прочность, диэлектрические характеристики, химическая стойкость. Однако распространенные в отечественной промышленности виды плотни* .материалов иыеюг существенный недостаток - высокую температуру спекания, которая для разновидностей, не содержащих плавни, составляет Г700-Г750°С, а при наличии плавней - 1600-1650°С. Указанный недостаток ускоряет износ терьичгокого оборудования, увеличивает расход огнеприпаса и энергии (топлива), ьнзнввет тепловое загрязнение окружающей ;:ре,цы.

Проблема снижения температуры спекания кераиичеоких материалов н изделий эгшмает важное ¡'.¿ста в разработке рзеурео- и энергосберегающих технологий, на что ориентировано развитие экономики многих стран мира.

Цель работы - соэцание новых составов корундовой керамики, спекающихся при температуре не выдо 3500°С. Свойства керамики при этом должны соответствозать требованиям технических условий на один из наиболее распространенных отечественных вакуумплотных материалов БК94—I или, по крайней мере, быть достаточно высокими для рееяьНой эксплуатации в конкретных изделиях.

Научна« новизна.

1. Исследо&пко влияние добавки эвтектического состава системы Уг01 -Я^ьО^-£10-2, на спекание оксида алюшшия: введение 4, 5 и 10 агс.% этой добавки поззоляат получить плотную керамику с нулевым водопоглощениом соыигоы при 1650, 1600 и 1500°С соответственно.

2. При изучении спекания оксида алюиинип с добепкаь'и системы уустановлено, чго лучше спекаются образцы с соотношением У:0, /£¿0? теним же, кан в тройной эвтектике системы

V¿Ох,'А^^Ох.' £ 10ь . Показано, что при введении двухкомпонент-ных добавок в сбчиге впзникев'Г трехкэмпонвнтный рвоплав за едм»т перехода в него чао: и ока иди алюминия из спекаемо!1 ||азы.

М. Предложено расположение в ряд боросиликэтпых добавок пвт8ктчч»скпго (;'.;1гг'-?,а т у^икзнию о>1ф»г.'*ивя<чС1Л'. чгсрчрпФчня на спекаии®, • •.Пр«*»»» •«'ЮЛ НО ЬО.П!,»Г!>Г.ТЯЧ^ИПЧ' '.'ТрЯ;'! С1П ПГ'К ОДИ>;«Г5Ь IX

- г -

массовых количествах добавки и одинаковых температурах обкига и по значениям усадки при постоянной скорости нагрева (здесь и да в скобках указана темперэгура плавления соответствующих эвтекги СаО - Bg03 - 5Юг (Ш8°С)>С»0 - Во03 - $¿0Z (977°С)> >ВаО - BgOg _S¿Ca (950ftC)> BaO - B^ (8I0°C)>

?ídgO - Bg03 -3¿0Z (12Г70°С).

4. Для оценки эффективности действия главней на спеКание оксида «яюшшя предложены критерии на базе величин, используем в технологии стекла: UeO/AIgOg, =« (К х ЫеО - AI203)/ BgOg иР» (Не0/А1203) х % , где MeO, AI203, B^Og

- мольные Доли оксидов, К - коэффициент активности оксида мети в расплаве. Предельные значения критериев, ниже которых получе! плотной керамики невозможно, в соответствии с расчетом не ochoi состава добавок по синтезу составляют: KeO/AIgOg« 5,6, Víj »2,. Р - 12,6.

б. Не основании исследования инфракрасных спектров модель •стекол типа MeO - BgOg -S¿02 - AI2fl3 (MeO = БаО, СаО) полученных введением глинозема в трехкомпонентные эвтектически смеси, йоказано, что ионы алюминия находятся в тетраэдрической координации. Но факту прекращения разрушения стекол при введен в их юйхту глинозема при затвердении расплавов (стекла без гли зема разрушаются самопроизвольно) установлено увеличение степе ковалентной увязалности структуры стекол, т.е. подтверждено, * оксид алюминия выступает как.стеклообразователь и является тет координированным.

б. Показана благоприятная роль оксида алюминия в составе добавки СаО - BgOg - :>"<■' - AlgOg для получения мелкокрист«и Ческой керамики, причем эффект уменьшения размера кристаллов i является лишь при небольшом (0,05 мол.доли) содержании AlgOg"

Апробация. Результаты работы доложены и обсуждены на вп отраслевом семинаре "Конструкционная керамина для народного X' эяйства".

Публикации. Получено положительное решение Государственн патентной экспертизы по заявке на изобретение. Опубликованы т сы доклада ка научном семинаре.'

Обгец и структура мосвутации. Диссертация состоит из введения, трех глав, вклиадщих аналитический обзор литературы, цель работы и ггостааовну исследования, экспериментальную часть, а также заключения, списка литературы (П6 нацмен.) и приложений. Осноз-ной текст изложен на машинописных страницах, содержит Ю писун-ков, 14 таблиц.

Практическая ценности.

1. Разработан состав корундовой керамики, спекащзйся при 1450-1500°С до беспористого состояния.

2. Разработаны составы корундовой керамики с высокой чистотой поверхности С?-А класс), получаемой обжигом при 1600°С без ыехлни- . ческой обработки.

Основные положения, выносимые на зшдиту:

- результаты изучения, влияния активируют добавок (плавной) на спекание оксида алюминия;

- новые состави корундовой керамики с высокой чистотой поверхности (7-0 класс), получаемой нэпосредстванно после обжига;

- новые состаэы плотной корундовой керамики, получаемой спеканием при Д450-1600°С; -

- результаты определения координации ионов алюминия в модельных расплавах;

- аналитические критерии для оценки эффективности воздействия плавней на спекание глинозема;

- способ управления микроструктурой корундовой керамики путем введения оксида алюминия в состав плавня.

СОДЕКШ® РАБОТЫ

I. Состояние вопроса и постановка исследования. •

Й обзоре литературы проанализированы и обобщены данные, касающиеся теоретических вопросов спекания в присутствии жидкой фазы, особенностей технологии плотной корундовой керамики и существующих способов снижения температуры спекания. Способы, требующие получения исходного сырья, весьма эффективны. Например, керамика . из активных порошков, полученных методом осатдения или разложения солей, спекается при Ш0-1400°С. Однако эти способы не получили широко,о рчспрострянения в промышленности из-за сложного аппаратурного оформление. Снитиние температуры спекгчия введением добавок (пязчк-ч), пбря:>уетг<1х н оГ.-укге «идкуп фазу, было признано

приемлемым и положена в основу исследований, поскольку позволяет использовать традиционное сырье и имеючдеся на заводах оборудовав нке.

По теории Кингери на первоГ; стадии спекания по механизму растворение- кристаллизация, вносящей наибольший вклад В уплотнение, происходит переориентирование частиц твердой фазы иод действием расплава при его появлении. Так как температуре обжига создаваемого материала не должна превышать 1500°С, то расплав пр;: спекании должен появляться при более низких температурах. Количество расплава должна быть достаточным дль интенсивного протекания спекания, но не чрезмерным, чтобы поело его затвердения коруна составлял непрерывную матрицу материала» В противном случае свойства материала будут определяться стеклофэзой с большой пере, чем корун дом. Исходя из этик ограничений определяли .верхний и-нижний продол содержания добавок. Согласно данным литературы, содержание плавней разнообразных составов в плотных корундовых материалах обычно находится в препелах 2-20 мас.%, что и было принято за основу в настоящей работе.

Химический состав добавок долхен обеспвотшать высоякв Дизлек-тричэскйе свойства стеклофазы и* следовательно, материала 8 цолом. Это возможно, если добавки но будут соДаряпть соединений из щёйоч-

ных мьгаллов, поскольку их ионы являются основными носитоялия toki!

в твердых силикатных стеклах. Добавки не должны, по-вовиог-ности, содержать компонентов способных окисляться» поскольку наличие Таких компонентов приводит к заветному ухудшению диэлектрических и механических свойств материала при обаиге, других технологических термообработках (очистка, отжиг узлов и деталей) или эксплуатации при повышенной температуре в окислительной среде.

В свете изложенных представлениП в качестве добавок использовали составы, соответствующие легкоплавким эвтектикем систем:

Wi-MiO^SiOiiMs't), Ca.O-ßxOj'SlOz(377« wsl) ß0.0- ¡h0г-Si^z (SSO и 8/0%), MjD- (127СП), <

При выбор« добавок руководствовались известными диаграммами состояния.

2. «¡етодика исследования.

Снрьем для изготовления обрезиов служили технические глино-земл с высоким содержанием ^'^¿{h • Опытные образин изготяяли

- б -

вали и а глииозома парки ГДШ (ТУ 4В-5-80-65). Б олучав получения шсокоплотной керамики дополнительно изготавливали образцы того-«з состава из глиноземов других марок: ГКИС (ТУ- 48-5-134-85} и ГН-1 (ГОСТ 6912-84). Компоненте добавок имели квалификацию "Ч" или "ХЧ".

Добавки смени вал и с глшозеыом мокриц способом, в ппанзтарной мельнице. Образцу прессовали под дзвлзншм ICO fila на связке из смеси 70% раствора ПВО и 30$ гднцзрина. Об^иг проводили в печи с хрокитлантеновыии нагревателями с садерккой 2 ч. при конечной температуре. Свойства образцов характеризовали водопоглощзниам (В), мкущейся плотностью (Гк) и пределом прочности при статистическом изгибе (£П. Для ппотноспеченних образцов определяли диэлектрические показатели.

3. Спекание глинозема. с добивкой плавна системы

-JY о i.

Сизсь эвтектического состава готовили из высонодиспарсних (j;*.if.:ep тастиц < I мкм) компонентов, прокаливали при 1Ю0°С, д-зо-агрвгпроЕвли в к.ель'нице и вводили в глинозем в количества 2-Й0 мас.$. Бисокодисперсные компоненты использовали для более полного взглыадейстЕия при прокаливании и для более равномерного распределения добавки и глиноземе. Оксид аявиинил при этом получаля химическим осаждением гидроксида с последующим разложением. Образцы сбжигели при I600-I650°C. |

' Значения .Рк и (f материалов с 5 мзс.^ добавки/после обхига при 1600 и 1650°С одинаковы и составляют 3,78 г/см^ и 390 МП а соответственно (рис.1).

максимальное уплотненна материала с б мае.'?? добавки ^осгн-гагюя пси 160ú°C. Оптимальное количество добавки npií отом составляет 5 поскольку как при большем, так и при меньшем «а количестве показатели свойств образцов ухудшаются.

Снижение теипературл спькалия материала возможно за счет yus-личенкя количества добавки, однако зтс. монет сделать материек до роке из-за высокой стоимости оксида иттуил. Для получения керамики с нулевым водопоглощениеи при 1650, 1600 и 1б00°0 требуется 4, Б я 10 маеД добавки соответственно. При сипении температуры обжига до 1500°С иаксим/м кпяудерся плотности и прочности проявляется при Ю-12 мае.% дооэвки. Уровень свойств образцеь в целом ниже, чем . при более вноокой температуре обжига, на с иенышм количество« '

- б -

Рис.1 Влияние количества добавки эвтектического состав* системы Уг03-МУ^Оц • на спекеемость глинозева при разных температурах обжига. Изменений водопоглощения (В) 00 0 кажущейся плотности Фк) О & к

прочности [О" ) Д & ^ после обжига ■■■' при 1500, 1600 и 1650°С соответственно.

добавли. Причина наблодаешх явлений и три, что по мера увеличения количества добазки спекание улучшается, но при этом нарастает количество стеклофазы в образцах. Максимум плотности и прочности соответствует штимальному количеству добавки при каждой температуре обжига. При снижении температуры обжиге происходит ослабление интенсивного'фактора спекания, то есть изменение коэффициента диффузии, снижение рзетворн'ицеп а смачивающей способности расплава, снижение скорости кристаллизации. Поэт-ому общий уровень свойств образцов те»« ни на, чем ни&е темперетура обт.иг?.. Увеличение количества добавки частично компенсирует уменьшение интенсивного фактора. При этом происходит смещение максимума прочности и плотности в сторону большего содервения добавки.

С точки зрения спойстя материала я количества дорогостоящего оксида иттрия, оптимальным содержанием добавки ножно считать 5 мас.%, позволяющим получать плотную керамику- при 1600°С.

4. Спекание глинозема с добавками плавней систем»

Исследование опйквмня глинозема-с плавнями системы Уг^-при различном (от 2/6 до Э/2) соогноиении компонентов нмрчо целью выявить возможности дальнейшего снижения температуры спекания и роль высокодисперсного оксида алюминия а составе Плавня системы УлО^М^О^- . Содеривнйв добавки йо избежание резкого уве-

личения количества экспериментальных образцой по все* случаях составляло 5 тс.%. Образцы обжигали при температурах от 1500 до 1620°С.

Наилучинм образов спекались образцы с соотношением Уг^/^У^ - 4/6, соответствующем соотношению этих оксидов в эвтектике системы • Высокоплотний, прочные

материалы с нулеягм водопоглощенивм получены при соотношениях Уг9%/ЗС0г, 00 пассе 4/6, 6/4 и 8/2 обжигом при 1600°С, а при соотнесении 2/8 - при 1620°С (табл. ).

Отличительной особенностью полученных плотных материалов 1влг»тся высокая чистота их поверхности, сбйтйетствующая 7-8 классу, нгпос?«лст5»нно после обяиг» без дополнительной механической обрх-богкн, тогда крг длп материала БК94-1 чистота поверхности не превышает о-0 клрсся. По водопоглощенип, прочности и диэлектрическим сроЙсI »чг». пелупеничв материалы солтйетсгрукиг требованиям ТУ яР0.0Я'7.005 цч г, Ж-94-1.

Таблице

Свойства плотные ¡•лтериелов с добавнами 5 ыасД плавней системы У^О,

Наименование Яокбза соотно теяи свой шении УлС ств при % масс.

Показателей ■""7Г0'"- Г'-З-В Т ' б;?' 1

Температура об«., °С 1620 1600 1600 1600

ВодоПогл., % 0,00 0,00 0,00 0,00

Р к. г/'см3 3,72 3,78 3,79 3,72

(Г, № 360 330 360 360

Класс чистоты 7 8 0 7

Фазовый состав плотного материала 5 иъа.% двойной добавки с соотношением УлОу /ИО^ = 4/6 аналогичен фазовому состава материал* с 5 ыас.% добавки эвтектического состава система >!Щ-М10}- ¿¿О} - 90 об.% И 10 06.52 стсклофазы.

Свойства этих материалов полностью совладеют. Сходство свойств и фазового состава указывают на го, что при введении двойной добавки чисть оксида алюдания из спекаемой фазы переходит в расплав. В практике это позволяет исключить оксид ьлюминия из состава добавки и упростить тим самым технологию, поскольку высокодисперс-йый оксид йлюмншя, Используемый как компонент добавки получают химическим методом, что трудоемко и экологически вредно. .

Снижение температуры спекания за сЧйт вариации соотношения УчО-^/З^ невозможно.

5. Спекание глинозема с добавками бороейликатных плавней.

Трехкомпонентнье боросиликатные добавки эвтектического состава вводили в глинозем по 5, 10 и 20 мас.Й. Образцы обжигали в диапазоне 1450-1550°С.

Эффективность воздействия плавней оценивали, главным образом, по водопоглощению образцов, обожженных в одинаковых условиях и содержащих равное массовое количество добавок или по значениям

садки при нагреве с постоянной скоростью.

Худейе результаты спекания получены с плавнем системы JJ^O-fíiOi" (Í2?0°G). Материал с нулевым водопоглощенаем

[айозмояно получить при введении- 20 шо.,% этого Плавня дгио посла »бяига nía 1Б50°С, тогда пак псе другнз шшни позволяют получит*^ >бразцы с нулевым водопогяощением.

Добавка fylú- BlO^ ~ jV^j. (III8°C) яаляегся наиболее эффективным плавнвм. ВвоДенио 5 и 10 us.c.% этого плавня даот возмоя-юсть получить кёрамику с нулевым яодогоглощением поив обетгэ при 1550 и 1450°С ■соответственно» Все остальные добайки не поззоялют этого сделать в аналогичных услоаияк.

По мера уменьшения эффективности воздействия на спзкяниэ плавни мояно расположить в ряд: OdO-faO^^Oj) ({//$%) ?

7 (bo-mOi-fiOj (9г7У>ШО-1Ъ201-№1(д$о*с)? у ílao- n,zü2-s;ozwo*c) >,t¡$0-&2¿>¡-s;4fm/t j,

Дтя выявления оптимального количества наиболее аффективного плавня и оптимальной температуры обжига материала исследовали спекание глинозема, содержащего 5-20 шс.% добавки tipa 1300, Í400 tí 1500°С. Нулевое аодопоглощение достигается при 1500, 1400 и 1300°С если материал содержит в, 10 и 12 мас.% добавки (рис.2), максимум наяущэйся плотности и прочности при 1Е00°С соответствуй содержанию 12 ияс.% добавки:^ = 3,72 г/си"*, л 3S0 в!Па.

микроструктура и фазовый сосгаз материалов с 10 мае.% добалки CaO- JizOí - SCOi (III8°G), спеченных при 1450°С и с 12 мас.% этой яе добавки, спеченных при 1500°С, аналогичны: размер кристаллов 15-40x7-15 мкм, .количество стеклофазы 12 об'.^. При исследовании под оптическим микроскопом эммирсионнык пропаратое и анялифов закрытой пористости не обнаружено.

Главный практический результат исследования спекания глинозема с боросиликатшки плавнями - получение беепористого керамического материала, содержащего .10-12 мае. % добавки Gtü-bjOi- SiOz (III8°C), обиигом при 1450-1500°С. tía-fe риал полностью соответствует требованиям ТУаЯО. 027.002 для Ш 94-1..

Рис.2* Зависимость свойств опытнкх образцов о" количеств добавки Са 0 - Я г 0л -£{ Оу и темтрртурн обжига Ф <3 О - Оодопоглощение (В) сб-кигя .при 1500 ,

1400 и 1300°С соответственно. © К О - кажущаяся плотность (Д- ) обжиг при 1500, 1400 и'1300сС соответственно.

А А Д - прочность ), обчнг ПР" 1500, 1400 1300°С соответственно.

6. Исследование модельных стекол.

Для более полного понимания Процессов, протс-1;.т'.я;>х при с1 канйи корунда с боросиликатными плавняк'и, синтезир^ыми и нее: вали модельные стекла. При этом руководствовались к.-тссичсскш определением стекла как переохлетдешюР пдисол,п!, < особенности строения расплава.

'Все троГ'Ны? сйэси эвтектического состав5» беро-ии'.ж'-'тнх • тем, соответотпуюшие составим д"¡Ьг.'-ч ^пя сглшяш, <ч?рагуют зпачные стекле бгя признаков «фрст? ишззрчи, »^прпггрч иси ли

I. Данное обстоятельство позволяет утверждать, что составы расп-юа совпадает с составам стекол после затвер.дания. Исключение ¡тавляет система , которая не образует про-

бного стекла эвтектического состава и поэтому ее исключили из ¡ьнейшх экспериментов.

Для оценки способности расплавов растворять оксид алюминия грехкомпонэатным шихтовым смесям боросиликатных систем добавляли следовательно возрастающие порции глинозема.

Стекла варили при 1450°С, что соответствует оптимальной темпа-гуре спекания керамики с добавкой £С (Ш8°С).

Системы СаС- П-гОг С) и /1аО~

(950°С) способны образовывать прозрачные стекла, если'они псряат не более 0,3 мол.долей глинозема, что в пересчете на мне-составляет 73,4 и 46,9 г на 100 г трехкомпонентной смеси. стет СаО- /¿¿4-№(977°С) н &&(?■(810°С) особны растворять по 0,2 мол.доли глинозема или по 41,8 и 36,5 100 г. Наибольшему количеству растворенного вещества соотвптст-ет наиболее эффективный плавень, что согласуется с теорией Кин-ри - для стадии растворение - кристаллизация усадка пропоршо-льна количеству растворенного вещества в степени 1/3,

Изучение инфракрасных спектров модельных стекол позволяет 'вер^дать, что ионы алюминия в них имеют тетряэдричэскую коорди-1ШГо по кислороду. Ионы бора при введении в стекла сохра-

чег главннм образов тетраэдрическую координацию, то есть ррспла-содержат достаточной количество оксидов щелочноземельных метал->в для обеспечения тетрсэдрической координации ионов бора и ялга-шия кислородом.(1одтвер*дением тотр&эдричсской координации ионов даиния в модельных стеклах служит увеличение степени ковалент-зй увязанности их структуры, которая проявляется в том, что стека с глиноземом не растрескиваются при остывании на стельной ллзс-нне. тогда как стекла без глинозема'всегда разрушаются. Это эна- • ит, чтов дадном' случае выступает как стеклообрззоватоль, то соответствует тетраэдрической координации ионов влпминия.

Для оценки эффективности воздействия плавней на спекание гли-езема предложены аналитические критерии, используемые в техноло-ни стекле. В качестве критериев взяты; отношение мрАгого еодериа-ия оксида металла к мольному содерханич оксида алюминия -

МгО/ЛЩ . ¡¡ыр&хеше, характеризующее алвмоборнув аномалию по Аппбну - Ц » (1С х М -/¡Ргй >/%°а> где ¡С - коэффициент активности - I, И(СйО) » 0,7),

, ['^Од - мольные доли соответствующих оксидоэ. Ойобщвс ц^им критерием служит произведение э-тик величин $ » х

{лю/лех Оз).

Установлено, что чем еше численные значения критериев, тем более аффективен плесень данного состава.

Нижний г.радея значений критериев, при которых еще возможно получение плотной керамики: ( ) - 5,6, ^ - 2,25,

в 12,6. Придельные значения критериев установлены при исследи ввнии спекания глинозема с модельными стеклами на основе системы ' (Ш80С), содержащими различные кодичес

ва глинозека. Рассматриваемый величины достигают предельных знач кий при содержании в стекле данной системы 0,2 мол.доли глинозем При увеличении доли глинозеис значения критериев снижаются, одна максимально возможное-содержание /(вв стекла данной системы, как было показано ранее - 0,3 мол.доли. Следовательно, спекание керамики с добавкой Иг - (Ш8°С) протекает

в области»далекой от максимально возможного содержания с расплаве.

Введение оксида алюминия в состав добавки увеличивает его концентрации Сх а расплаве, уменьшая одну из движущих сил «идк& но-рекриствлдиэацисшого спекания - й С = Си - Сх, где: Сн - концентрация насыщения, линяя 4 можно регулировать мик структуру керамики. Так, керылика с добавкой на основе система;

СйО- С), содержащей 0,05 мол.доли Л£г1

отличаете« мелкокристаллической структурой. Оря большем с одер,к« ник ЛС2 Ру , кьк е при его отсутствии, получается крупнокрисГЕ лическан струит /ре.

ВАШЧЬЖ

В рзбогь ьсслбдозано спекание глинозема с лдденяак рездиад систем.

Дибаька эвх-екгпчвекого «истевй скстеуи Уг - /¡(¿¡1\ - Л' 11345с'С)'элективно снижает температуру спекании, однако дли п ченмп плотной кершдали при ХЬ00°С гребется г. «неточно бол^аюе

количество, что мояет оказаться нецелесообразным из-за высокой стоимости оксида иттрия.

Боросиликатные Плавни эвтектических составов оказывают различное воздействие на сггаканмв, причем наиболее эффективно сникает температур/ спекания добавка влО- вг 0* - $¿0*. (ШВ°С).

Выявлена роль химического фактора: увеличение доли оксидов щелочноземельных металлов в рясплаве способствует спеканию.'

По результатом проведенной работы сделаны выводи.

1. Плотная itopgKiiirs с нулевым водопоглощекием и температурой спекания I50G°C мочет быть получена при введении в глинозем 10 мас.й добавки эвтектич&скбго состава системы УлС^-Д^З^- .

2. Свойства и фазовнС состав материалов с добавками эвтектического состава систем!.; УгО^- ßQjOl - и системы

УгО±~ S^Z с соотношением компонентов, соответствующим Их содержанию з тройной эвтектике, одинаковы при одинаковой температуре обчигз, поскольку част*, оксида алюминия переходит из спекаемой фазы в расплав при введении двойной дОбавга и после охлаждения „образуется трехкокпонентная стеклофаза.

3. Созданы плотные керамические корундовые материалы с добавками 5 мае.;? плавней системы УгО^-УСйг. при соотношениях компонентов добавки от 2/8 до 8/2. Температура спекания керамики до нулевого водойоглощения 1600-1620°С, предел прочности на изгиб 350-390 Ша, кажущаяся плотность 3,72-3,79 г/см^, чистота поверхности после обяига без механической обработки соответствует 7-8 классу. t

4. Создана беспорисгая корундосся керамика с 10-12 маа.% добавки эвтектического состава СлО- - (III8°C), имеющая температуру спекания 1450-1500°С.

. 5. Эффективность воздействия плавней на спекание оксида алюминия может быть оценена на основе критериев: wfeO/AIgOg , Vß = (К X i<ie0 -Jil2°3 )/В203 И Р « fyj х (uleO/AI^ ), где fffiO.AI^Oj , В2О3 _ мольные доли соответствующих оксидов, К - коэффициент активности = I, Hq&q =» 0,7). Нижнее предельные значения критериев, при которых возможно получение плотной керамики: w*0/AI203 =5,6, <Уа «2,25, Р » 12,6.

6. Прл расгвореа.ш оксида алшиная в модельных о'оросиликат расплавах, -а следовательно и в расплавах, образуемых прл спекай керамических образцов, ионы атошния приобретают тетраэдрическу координацию по кюлороду, чю установлено инфракрасной спектрос пией модзльшх стекол. Образование тетраяоорд-шлровашшх ионов алюминия подтверждено фактом повышения степени ковалентйой увяз носи структуры стекол: введение глиназема в шихту уменьшает'рэ трескиваяие модельного стекла при охлаждении расплава на воздух Таким образом, несмотря на присутствие ионов алюминия в тетразг рической координация, которая по Куаолеву не способствует cneiu нию корунда, гшшень системы бл.0- ftz -$¿0%. весьма злфвтш Зф&екг:шнос14 воздействия плавня на спекание в оолыней мерз orij ляетоя природой и соотношением компонентов, чей координацией m алюминйя,

7. Введение оксида алшаная в состав боросплыкатних плавна позволяет управлять микроструктурой керамики за счет изменения кущей силы спекания, Так, введение 0,05 мол.доли в Со плавня сисгемы Go-O- Ibzû^- S ¡'Ол, позволяет получить к довузо керамику с мелкокристаллической структурой,

8. Различия в марках глинозема с высоким содержанием cL JlÉiûx ~ ГМК, ГКЖ или ГН-1 - не оказывают заметного влн

на свойства керамики.

. 9. Свойства созданных платных корундовых материалов с дос каш плавней CtoO-fliQ^ £,Oj_ ц -f,V

яолносуыо соответствует техническим условиям (TJ аЯ0.027.002) материал БК 94-1.

Разработан Huit материал с повиданной температурой спекай* пёшао прошел опытно-промыияешше испытания на базе орган из ai 1Ш "ДОН", На заводз "Поликор" выпущена опытная партля годных повых издзлай из нового корундового материала с высокой чисто поверхности.

Основные ио.ло^зния диссертации опубликованы б работах.

1. Иалок>л\.ш:ое ра ¡яе ане ' Гос у ,iapc т пан a ol t научао-техничес вксперт»1зц двоорг^авйй по заявке й 4739113/33-Ш476.

2, Орлоп C.B. а др. Керамика из оксида олтшля с дюив боросиллт-атных стекол// П огрясл-.-воГ семлнар "Консгрукцлонкая раглпка ляя неродного хозяйства". Тчз.декл.: - '«!., 1990. - С,'с 25,