автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.11, диссертация на тему:Получение и свойства материалов на основе фаз системы ZrO2-Al2O3

На правах рукописи ГЕРШКОВКЧ СЕРГЕЙ ИГОРЕВИЧ

ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ФАЗ СИСТЕМЫ ¿г02-А120з

Специальность 05.17.11 - Технология керамических, силикатных

и тугоплавких неметаллических материалов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1996

Работа выполнена на кафедре кристаллохимии и общей технологии силикатов Санкт-Петербургского Государственного технологического института (технического университета).

Научный руководитель:

доктор технических наук, Страхов

профессор Вячеслав Иванович

Официальные оппоненты:

доктор технических паук, ' Орданьян

профессор Сукяс Семенович

кандидат химических наук, Тихонов

стари ш научлый сотрудник Петр Алексеевич

Ведущая организация - БНЦ ГШ им.С.В.Вавилова

Защита диссертации состс чтся " в часов на заседании диссертационного Совета К063.25.Об в Санкт-Петербургском Государственном технологическом институте (техническом университете) по адресу: 198013 Санкт-Петербург. Мог.клбпкий_пр. , 26._

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского Государственного технологического института.

Отзывы и замечания в одном экземпляре, заверенные. гербовой печатью, просим направлять по адресу: 198013, Санкт-Петербург, Московский пр.,26, Санкт-Петербургский Государственный технологический институт (технический университет), Ученый Совет.

Автореферат разослан " .

Учешй секретарь

диссертационного совета, к.т. н

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Возросшие в настоящее время требования к качеству огнеупоров (например, при производстве особочпстого кварцевого стекла, стальных слитков, высоколегированных сплавов и др.), а также борьба за потребителя заставили производителей огнеупорной продукции обратить внимание на материалы с повышенными эксплуатационными характеристиками. Диоксид циркония, как и А1г0з, относится к высокоогнеупорным, химически стойким оксидам, И хотя имеются работы, посвященные выяснению принципиальной возможности получения огнеупоров на основе систем типа ггОг-ста-билизирущий оксид-А1г0з, модно утверждать, что до сих пор не решена проблема изготовления циркониево-корундовых изделий, состоящих из заданного соотношения трех кристаллических фаз - кубического ггОг, моноклинного 2т0г и корунда, придающего им лучшие термомеханические характеристики. Не проводились систематические исследования устойчивости материалов на основе фаз системы ггОг-А^Оз к воздействию оксидных реагентов при высоких температурах, которая и определяет их успешную эксплуатацию у потенциальных потребителей.

Цель работы. Выяснение возможности получения изделий на основе систем 2г02-стабилизирующий оксид-А1г0з с регулируемым фазовым составом и высокой химической устойчивостью. Получение данных о степени изменения показателей технических свойств изделий под действием шлакующих компонентов и шлаков при различных температурах.

Научная новизна. Определена возможность эффективной стабилизации высокотемпературной модификации ИгОг очень небольшим - ~£%(мол.) - количеством УгСЫУЬгОз), причем образующиеся кристаллические фазы на основе 2г0г успешно сосуществуют с А1г0з в широком интервале температур.

Впервые получены систематические экспериментальные данные об устойчивости материалов на основе фаз систем ггОг-стабилиэирующий оксид (СаО, М^О, N6203, УгОз,

УЬг0з)-А1г0з к воздействию при высоких температурах оксида железа, »елезокременезеыистых расплавов, кислых и основных расплавов системы СаО-РегОз-БЮг, основных и кислых металлургических шлаков.

Выявлен характер изменения показателей технических свойств циркониевых и циркониево-корундовых огнеупоров под воздействием различных оксидных реагентов при температурах 1200-1750°С. *

Практическое значение. Определены физико-химические и технологические основы получения циркониево-корундовых изделий с любым■заданным соотношением кубического 2г0г, моноклинного '¿гОг и корунда, перспективных' к применению при высоких температурах, в том числе и в контакте с различными оксидными реагентами.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на Всероссийском совещании "Наука и технология силикатных материалов в современных условиях рыночной экономики" (г.Москва, 1995г.), а также на заседаниях кафедры кристаллохимии и общей технологии силикатов Санкт-Петербургского , Государственного технологического института (технического университета).

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на страницах машинописного текста и состоит из семи гдаг. и основных выводов, содержит 35 рисунков; 22 таблицы, _5_приложений. Список литературы насчитывает 84 источника.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 2 статьи и 1 тезисы доклада на Всероссийском совещании.

На защиту выносятся:

1) фазовые преобразования в композициях стабилизированный ггОг-МгОз при высоких температурах, свойства изделий из сочетаний предварительно стабилизированного 2т0г и А1203;

2) сущность процессов взаимодействия оксидных шлакующих реагентов с материалами на основе фаз системы гг0г-А1г0з;

3) характер изменения свойств циркониевых и цирконие-

- б -

во-коруидовых материалов под действием различных оксидных реагентов при высоких температурах;

4) результаты исследования устойчивости материалов на основе системы 2гО2-А1г0з к воздействию шлаковых расплавов;

5) технологические параметры производства цирконие-во-корундовых изделий с высокими эксплуатационными характеристиками.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование темы и определены цели и задачи работы.

В пбрвой главе приведен аналитический обзор данных о стабилизации и дестабилизации высокотемпературной формы 2г0г, детально рассмотрены сведения, посвященные химической устойчивости кубических твердых растворов на основе 2гОг к воздействию различных оксидных реагентов, в том числе в расплавленном состоянии. Отмечено, что имеется ряд публикаций, касающихся сущности взаимодействия в композициях типа ггОг-стабилизируадий бксид-А120з и возможности использования керамики на основе ггОг-А^Оз во многих отраслях современной промышленности, но прежде всего как перспективных конструкционных материалов. Подчеркнуто, что не проводились систематические исследования устойчивости материалов системы ггОг-А^Оз к воздействию оксидных реагентов при высоких температурах; сформулированы задачи дальнейших исследований с целью выяснения возможности получения изделий на основе системы ггОг-А^Оз с заданным соотношением трех кристаллических фаз и обладающих высокой химической устойчивостью.

Во второй главе сообщается о физико-химических методах исследование изучаемых объектов, среди которыл основными являются рентгенофазовый и микроскопический анализы, о методах определения технических свойств образцов иссле-

дуемых материалов (показателей спекания, механической прочности, термостойкости, химической устойчивости).

В третьей главе приведены экспериментальные данные о фазовых преобразованиях, протекающих в композициях стабилизированный гг02-А120з при высоких - до 1750°С - температурах, определяющих фазовый состав и свойства изделий. В частности, рассмотрена принципиальная возможность получения качественных огнеупоров на основе системы ггОг-А^Оз при 1750°С в композициях, е которых оба компонента являлись плавлеными материалами (э-тзктрокорунд и 2г0г. полностью стабилизированный в высокотемпературной форме методом кристаллизации из расплавленных на установке "Кристалл" смесей диоксида циркония с СаО, МцО, У2О3 или {МгОз). Содержание А1г0з в иихте изменяли от 0 до 90%. Подтверждено,что (независимо от термической предыстории А1г0з) в присутствии А1г0з интенсивно дестабилизируются циркониево-магниевый и циркониево-кальциевый твердые растворы, умеренной устойчивостью отличается кубическая фаза ХгОг» полностью стабилизированная добавкой 122Смол. )?^20з, а циркониево-иттриевый материал не подвержен распаду в присутствии любого количества А1г0з.

Основное внимание было сосредоточено на изучении фазовых преобразований в композициях 2г0г А12О3, в которых 2г0% был предварительно частично стабилизирован в высоко-^ешературной^тетра!т£У1Ы1ой1^Вме^1утем__^^ кристаллизации расплавленных на установке "Кристалл" двухком-понентных смесей 2г0г с небольшими - 2% (мол.) - добавками УгОз и УЬгОз, благодаря чему в охлажденном слитке достигается получение циркониевого материала с содержанием тетрагонального твердого раствора 2г0г-¥20з в количестве 47X, а тетрагонального твердого раствора 2г0г-УЬг0з -88%. В качестве глиноземистого компонента использовали необожженный А1гОз, содержаний ^307. корунда, очень высокой дисперсности (удельная поверхность 50,5 м2/г), которая позволяла ожидать как его высокую реакционную активность, так и высокую активность к спеканию.

В отличие от СаО, МеО и ШгОз оксид иттрия и, особенно, оксид иттербия даже в очень небольшом количестве не только эффективно стабилизируют высокотемпературную модификацию 1г0£, ко и обеспечивают получение кристаллических фаз на основе Zг02, успешно сосуществующих с любым количеством А1г0з в широком интервал« температур (табл.1): практически сохраняются исходные соотношения стабилизиро-ваного и нестабилизированного 2т0г после повторного обжига при 1500-1570°С (выдержка 2 часа, воздух), после дополнительного нагревания до сравнительно низких - 1200-1300°С (выдержа 2 часа, воздух) - температур доля стабилизированного гг02 даже заметно возрастает из-за перераспределения оксида-стабилизатора между стабилизированным и неста-билизированным гг02 - и лишь после повторного обжига при 1750°С (выдерзяса 4 часа, воздух)" часть метастабильных тетрагональных твердых растворов ггОг-УгОз и ггОг-УЬгОз переходит в устойчивую смесь кубического и моноклинного ггОг.

Таблица 1

Степень стабилизации (в %) 2г0г в высокотемпературной форме

Состав циркониевого компонента, 2(мол.) Температура обжига образцов, °С Содержание А120з в шихте, %(масс.)

0 50

2У203 + 98гг02 1200 1300 1500 1570 1750 87 87 64 46 45 80 92 45 38 30

2УЬ203 +98гг02 1200 94 100

1300 94 100

1500 81 77

1570 61 65

1750 60 40

Установлены общие закономерности: - если в процессе термической обработки образцов на основе систем ггОг-стабилизируклций оксид-АТгОз происходит

дестабилизация высокотемпературной модификации 2г0г под действием А1г0з. то это всегда тормозит спекание цирконие-во-корундовых изделий;

- если в процессе обдига значительная часть А1г0з в композициях ггОг-А^Оз претерпевает модификационный переход из менее плотной т-формы в более плотную «-форму, то это вызывает появление в образцах дополнительного количества микротредак, которые не залечиваются при спекании;

- если исходный глиноьемистый компонент практически не имеет лор (электрокорунд) м в материале предварительно был завершен процесс перестройки кристаллической решетки, то циркониево-корундовые образцы спе(саются весьма активно;

~ несомненным достоинством 1г0г, частично стабилизированного в высокотемпературной форме малыми добавками УгОдСУЬгОз) методом кристаллизации из расплава, является его достаточная активность к спеканию при соответствующей степени измельчения (удельная поверхность - 1,8 м2/г).

Отмечена полная идентичность значений показателей спекания образцов на основе систем ггОг-УгОз-А^Оз и 2г02~УЬ^Оз" А12О3. Наблюдалось отчетливая взаимосвязь степени спекания и прочности изделий, а лучшей термостойкостью отличаются циркониево-корундовые образцы, содержащие до 50% А12О3 и слагающееся из трех :фисталлических фаз - к} Зического 2г0г, моноклинного 2г0г и корунда.

_В четвертой главе рассмотрены фазовые преобразования

и технические свойства' материалов композиции полностью стабилизирова!!ный при 1750°С 2г02-Рег0з после обжига при температурах 1200-1750°С в окислительной среде. Из числа рассмотренных материалов наибольшей устойчивостью к воздействую РегОэ обладает кубический твердый раствор 2г0г, стабилизированный 82(мол.)У20э; весьма устойчивы циркониевые материалы, стабилизированные 12%(мол.)СаО(М20з); цир-кониево-магниевый материал активно реагирует с РегОз уже при 1200°С с образованием МдРегО*. причем степень дестабилизации 2г02 зависит от концентрации РегОз в исходной смеси и температуры обжига.

Оксид железа растворяется в кубическом ЪтО^. в количестве до 5-7% и его растворимость мало зависит от вида стабилизирующей добавки. Растворимость ИегОз в твердом растворе заметно возрастает при частичной стабилизации 2г0г в высокотемпературной форме и в максимальной степени изоморфизм проявляется в смесях моноклинный ггОг-РегОз; в присутствии РегОз происходит глубокое перерождение микроструктуры циркониевой керамики, выражающееся, прежде всего, в резкой интенсификации роста зерен (рекристаллизации) ггОг.

Получены данные о характере изменения показателей спекания циркониевой керамики различного химического состава, изготовленной из шихты различной дисперсности в присутствии переменного количества РегОз в широком -1200-1750°С - интервале температур. Несмотря на то, что ГегОз значительно ускоряет спекание изделий из до-

бавки РегОз в шихту не вызывают их существенного упрочнения; _ это связано со значительной рекристаллизацией керен 1г0г, происходящей вследствие увеличения числа дефектов в кристаллической решетке Zr02, появлением в структуре во многих случаях большого числа закрытых пор различного размера. В отсутствие значительных количеств стеклофазы добавки РегОз не вызывают снижение термостойкости циркониевых материалов, которая зависит только от содержания в материале нестабилизированного 1тОг-

В пятой главе приведены экспериментальные данные о влиянии Ре^Оз на изменение фазового состава и свойств цир-кониево-корундовых материалов, содержащих ггОг, стабилизированный 2Х(мол.)У20э(УЬ20э) методом кристаллизации из расплавов, и необожженный М2О3.

Установлено, что при высоких температурах (1500-1570°С) добавка оксида железа до 12£(масс.), не вызывает дестабилизацию цирконлево-иттриевого и цирконие-во-иттербиевого тетрагональных твердых растворш в присутствии корунда. Сущность фазовых преобразований в этом случае заключается лишь в частичном растворении Ре^Оз в

кристаллических решетках обоих основных компонентов системы Ег02-А1203- Отмечено, что в случае иттриевого стабилизатора высокотемпературной форш 2г0г по мере увеличения добавки РегОз происходит даже образование дополнительных количеств тетрагонального твердого раствора 2г02-У2°з ва счет перераспределения У20з. которое зависит как от величины добавкиЕг^Оз, так и от температуры обжига (табл.2).

Таблица 2

Содержание моноклинного 2г0г (в X) в образцах композиции 2г02:А1гОз=5О:5О с добавкой РегОз

Состав циркониевого компонента, %(мол.) Температура обжига об-ра§цов. Содержание Рег03 в шихте, %(масс.)

0 2 4 8 12

2У20з+98гг02 1200 1500 1570 20 55 62 17 56 52 17 49 42 18 43 43 16 37 43

1200 следы 0 0 0 0

гУЬгОз+шгхОг 1500 23 28 29 24 26

1570 35 30 29 23 26

По-видимому обжиг образцов рассмзгоиваемых композиций гг0г-А1г03 с добавкой РегОз обеспечивает достижение фазового равновесного состояния, чему в немалой степени способствует ГегОз, растворяющийся в ггОг, и тем самым улучшаются диффузионные процессы. "-—-

Получены данные о влиянии РегОз на показатели спекания изделий циркониево-коруидовых композиций при 1200-1570°С, причем для композиции 2г02:А1г0з=50:50 проведено детальное исследование зависимости показателей спекания образцов от содержания РегОз после обжига при этих температурах.

Установлено, что при 1200°С спекание образцов не происходит во всем интервале концентраций РегОз; при 1400°С спекание образцов в присутствии РегОз заметно интенсифицируется вследствие объемной диффузии кислородных вакансий,

а для образцов композиций ZrOz, стабилизированный 2%(мол.)УЬ2Оз,-А1гОз из-за повышенного растворения РегОз в циркоииево-иттербиевом материале это наблюдается наиболее ярко. При 1500-1570°С циркониево-корундовые композиции с добавкой Fe2Û3 активно спекаются в присутствии жидкой фазы, причем минимальная открытая пористость образцов, содержащих 50Х(масс.) AI2O3, равная 5-6%, соответствует содержанию 10-12Х(масс. )Fe2C>3 после обжига при 1500°С и 6-8%(масс.)Fe203 - после обжига при 1570°С.Признаков восстановления ГегОз, могущего служить причиной повышения пористости образцов при дальнейшем увеличении содержания РегОз - образования Fe304 или FeAl?,04 - не обнаружено.

Исследование аншлифов циркониево-корундовых образцов (с 50%(масс.)А120з) после воздействия-Fe2Û3 при 1500°С на автоматическом анализаторе изображений с использованием программы "Videotest" показало» что следы стеклофазы (до 2%) появляются только при содержании Fe2Û3 в шихте в количестве б%(масс.}, и дальнейшее увеличение добавки РегОз в пихту приводит к росту количества стеклофазы в образце до Ю.5Х при 12%(Macc.)Fe203.

. Увеличение содержания ГегОз в тжих циркониево-корун-довых образцах вызывает улучшение их. прочностных характеристик; образцы, не содержащие стеклофазу (до S-SXFegOs в шихте), выдерживают, как правило, более 10 теплосмен 900°С-вода до появления трещин -и сохраняют прочность после такого термоциклирования на высоком уровне.

В шестой главе приведены результаты комплексного исследования фазовых преобразований и изменения свойств циркониевых и циркониево-корундовых огнеупоров под действием шлаков различного состава как при твердофазном взаимодействии компонентов шлака и огнеупора, так и с участием шлаковых расплавов. Химическую устойчивость фаз образцов изучали методом введения добавок к шихтам образцов активных реагентов в количестве 12%(масс.) и статическим тигельным методом после термического воздействия с помощью рентгено-фазового анализа. Составы шлаков приведены в табл.3.

Исследование шлакоустойчивости материалов из 2г0г, полностью стабилизированного в высокотемпературной форме 12%(мол.)СаО(МеО) или 8£(мол.)У20з методом кристаллизации расплавленных на установке "Кристалл" соответствующих двухкомпонентных смесей, после обжигов при 1200~1400°С показало, что циркониево-кальциевый и циркониево-магниевый кубический твердые растворы активно распадаются в присутствии кислых шлаков, причем основной вклад в процесс дестабилизации кубического 1г0г вносит Б Юг.

Таблица 3

Состав шлаков

N

шлака

1 2

3

4

5

6

Содержание, %(масс.)

БЮ2 Ре203 СаО мго МпО А120з РеО .

35 - 65 — - _ _

70 30 - - - -

58 27 15 - - - -

10 21 69 - - - -

48 20 6 2 22 2 -

18 4 30 8 18 8 14

■ В процессе термического воздействия происходит только взаимодействие между гг02 циркониево-иттриевого кубического твердого раствора и кремнеземистой составляющей кислых шлаков с образованием ортосиликата циркония, максимальный выход которого определен при 1300°С,—тогда как весь У2О3 остается в кристаллической решетке кубической фазы 1г0г, т.е.' У20з обладает большим сродством с 1г0г, нежели с Ге20з и БШг.

Сущность взаимодействия циркониевого материала, независимо от вида оксида-стабилизатора, с основными шлаками заключается в синтезе СаггОэ.

Сущность взаимодействия материалов на основе системы ггОг-МгОз. в которых ЪгОг стабилизирован 27,(мол. )У20з(УЬ20з) методом ускоренной кристаллизации из расплава, с кислыми шлаками при 120Ь-1500°С заключается в

синтезе гг3104 до 1300°С за счет взаимодействия нестабили-зированного ггОг и кремнезема шлака и в синтезе муллита при 1500°С в том числе и за счет разложения образовавшегося ранее циркона, а с основными шлаками - в образовании дополнительных количеств высокотемпературной формы ТгОг и алюминатов кальция (СаАЦОу- при 1200°С, СаА112019 - при 1500°С).

Отмечается практически полная идентичность фазовых преобразований, происходящих при высоких температурах в циркониево-корундовых композициях, в которых 1г02 стабилизирован 2%(мол.)УгОз или УЬгОз.

При 1200-1300°С не происходит распад метастабилышх тетрагональных твердых растворов под воздействием всех исследованных кислых шлаков, тогда как после обжига при 1500°С в присутствии 25-75%(масс.)Л1г0з тетрагональные твердые растворы 1т0г распадаются на устойчивую смесь кубического твердого раствора 2г0г и тетрагонального 2г0г, •переходящего при охлаждении в моноклинную форму (табл.4).

Таблица 4

Содержание моноклинного'2г0г(в %) ■ в образцах циркониево-корундовых-композиций после воздействия кислого металлического шлака (шлак 5) при 1500°С

Состав циркониевого компонента, Х(мол.) Содержание А1г0з в шихте,%(масс.)

Р ' 25 50 75

2У?,0з + 982т0г 67 70 81 84

2УЬг0з + эаггОг 39 49 61 74

Исследована шлакоустойчивосгь циркониево-корундовых материалов, в которых ггОг был стабилизирован 12%(мол.)Са0(Ма0,Ыё20з) и 37.(мол. )У20з, статическим тигельным методом после обжига при 1680°С (выдержка 4 часа), причем образцы составов системы ггОг-СаО-А^Оз и ггОг-МвО-А^Оз уже До испытания не содержали кубического

£г02. Циркониево-корундовые изделия под действием расплавов шлаков (1-4) приобретают зональное строение - выделяются: наименее измененная зона, переходная зона и перерожденная (контактная) зона. Сущность фазовых преобразований в контактной и переходной зонах под действием кислогс? и основного трехкомпонентных шлаков совпадает с реакциями в тонкодиспесных смесях огнеупоров и шлаков.

Получены данные о пористости тиглей после воздействия кислого и основного трехкомпонентных шлаков по зонам, определенной гидростатическим взвешиванием и по ашшшфам на автоматическом анализаторе изображений с помощью программы "У1с1ео1е51". Эти данные в совокупности с результатами определения влияния шлаков на свойства циркониево-корундовых материалов при 1200-1500°С позволяют констатировать, что если имеет место образование химических соединений при высокотемпературном взаимодействии между компонентами шлака и огнеупора, то это всегда тормозит спекание (дополнительное уплотнение - в случае тиглей) изделий, а если имеет место просто капиллярное проникновение расплава шлака в образец (межзеренное пространство) образцы спекаются, но менее активно, чем чисто корундовые изделия. Установлено крайне малое.содержание стеклофазы в переходной зоне, тогда как Ре^Оз шлаков проникает глубоко в толщу изделий благодаря образованию твердых растворов ггОг-РегОз и МгОз-РегОз, что интенсифицирует дополнительное спекание материалов. Образованием химических соединений (прежде всего гексоалюмината кальция) объясняется и минимальная термостойкость образцов циркониево-корундовых-композиций 2г02-У20з(УЬ20з)-А120з после, воздействия основного трех-компонентного шлака. Прочностные характеристики образцов композиций 2г02-У20з(КЬ20з)-А120з после воздействия шлаков различного состава при 1500°С полностью определяются степенью.их спекания: максимальной прочностью обладают образцы, содержащие 25%(масс.)А1г0з.

Седьмс^! глава посвещена вопросам технологии производства изделий на основе фаз систем ггОг-стабилизируюший

оксид-А1г0з, пригодных к эксплуатации при высоких температурах в контакте с расплавам!!. Приведено специальное исследование влияния степени чистоты циркониевого сырья на стабилизацию высокотемпературной формы ггО? оксидом кальция при 1680°С и установлено, что примеси, содержащиеся в циркониевых сырьевых материалах, которые в настоящее время выпускаются промышленностью, не препятствуют стабилизации 2г0г в кубической форме дате в том случае, когда используется для этой цели оксид кальция. Разработанные основные технологические параметры производства высокоплотных изделий на основе фаз системы ггОг-А^Оз переданы ОАО "Боро-вичскмй комбинат огнеупоров" для промышленного освоения.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. На основании систематических исследований фазовых преобразований, происходящих в композициях 1г02, стабилизированный в высокотемпературной форме методом ее ускоренной кристаллизации из расплавленной смеси с различными добавками,-А1г0з в широком - 1200-17Е0оС - интервале температур, определены физико-химические основы технологии пир-кониево-корундовых изделий с любым заданным соотношением кубического 7.г0г, моноклинного 2г0г и корунда. Непременным условием для получения изделий, слагающихся из этих фаз, является предварительная частичная стабилизация тетрагональной формы 7,г0г небольшими - около 2%(мол.) - добавками УоОз или УЬгОз. Подтверждено, что СаО, МгО и, отчасти, МгОз не обеспечивают стабилизацию высокотемпературной модификации 2г0г в циркониево-корундовой керамике.

2. Изучены фазовые соотношения в большом числе композиций 2г02, стабилизированного полностью или частично в высокотемпературной Форме, с А1г0з и Ре^Оз при 1200-'570°С. Оксид железа не вызывает дестабилизацию циркониево- иттрит ого и циркониево-итгербиевого тетрагональных твердых рлстророп в присутствии кор'/ида. Сущность фазовых преоГ-рядопапий к этом случ?о заключается лишь в час-

тичном растворении РегОз в ЪтОг и А1гОз- Отмечено, что в случае иттриевого стабилизатора высокотемпературной формы 2гОг по мере увеличения содержания Ре^Оз происходит даже образование дополнительного количества тетрагонального твердого раствора ггО^-УгОз за счет перераспределения У20з.

3. Впервые подучены экспериментальные данные об устойчивости материалов на основе фаз системы 1г02~А1г0з к воздействии оксидных шлакующих реагентов различного состава при высоких температурах. Максимальной устойчивостью к воздействию реагентов систем РегОз-БШг, СаО-РегОз-ЗЮг, многокомпонентных основных и кислых металлургических шлаков обладают материалы из сочетаний 2г0г, частично стабилизированного УгОз или УЬ^Оз, и корунда. Установлено, что лучшей химической устойчивостью обладают циркониево-корундовые материалы, содержащие до 50% корунда.

4. Летально изучено влияние присутствия РегОз. шлакующих смесей ГегОз-БЮг, СаО-РегОз-ЗЮг, основного и кислого многокомпонентных металлургических шлаков на изменение показателей технических свойств циркониево-корундовых изделий различного химического и фазового состава. Выяснено, что если имеет место активное химическое взаимодействие между компонентами шлаков'и огнеупора с образованием соединений, то это всегда тормозит дополнительное уплотнение изделий. Если это взаимодействие сопровождается в основном образованием твердых растворов на основе ггОг или А1г0з

-(увеличивается -число-точечных_дефектов). то наблюдается^

активное спекание материалов.

5. Циркониево-корундовые изделия под воздействием расплавов шлаков различной основности при высоких температурах приобретают зональное строение. Изделия таких композиций весьма устойчивы к действию кислых расплавов, чем основных, т.к. СаО основного алагса активно реагирует с ггОг с образованием Са2г0з, а при реакции с А1г0з синтезируется гексоалюминат кальция, которые' концентрируются в перерожденной (контактной) зоне. Благодаря образованию

твердых растворов ггОг-РегОз и А^Оз-РегОз, железистая составляющая проникает наиболее глубоко в толпу изделий.

6. В отличие от корундовых изделий циркониево-корундовые под действием расплавов шлаков при высоких температурах перерождаются не так глубоко, в результате чего показатели их техничесгах свойств изменяются сравнительно в узких пределах, что и не приводит к появлению трещин на границе перерожденной (переходной) зоны и наименее измененной.

7. На основании установленной взаимосвязи между фазовыми преобразованиями в композициях частично стабилизированного УгОз(УЬгОз) диоксида циркония с корундом, в том числе и в присутствии железистых реагентов различного состава, и поюзателями главнейших свойств циркониево-корундовых огнеупоров определены основные параметры технологии производства изделий, перспективных к применению в металлургии.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Страхов В.И., Павлова Е.А., Гершкович С.И. Фазовые преобразования в композициях стабилизированный Zr02-Al203 и свойства циркониево-корундовых огнеупоров// Огнеупоры.-1995.-N12.-С. 5-9.

2. Страхов В.К., Павлова Е.А., Гершкович С.И. Влияние S102, РегОз и Т10г на стабилизацию кубического 2г0г в присутствии AI2O3// Огнеупоры и техническая керамика. -1996.-N6,- С. 17-20*

3. Страхов В.И., Павлова Е.А., Гершкович С.И. Свойства циркониевых и циркониево-корундовых плавленных материалов// Тезисы докл. Всероссийского совещания "Наука и технология сшшсатных материалов в современных условиях рыночной зкойоМ'лй".- М.-1995.-С. 74.