Файл: Аветиков В.Г. Магнезиальная электротехническая керамика.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 25.06.2024

Просмотров: 103

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Свойства кордиеритовых материалов во многом опре­ деляются шихтовым, химическим и минералогическим составом. В составе различных кордиеритовых материа­ лов содержание окислов, образующих кордиерит, колеб­

лется

в широких

пределах, мае. %: MgO от

3 до 20,

А12 0 з

от 24 до 45

и S i0 2 от 45 до 65. Обычно

составы

кордиеритовых материалов находятся в поле корунда или

муллита диаграммы состояния

системы MgO—А12 0 з —

S i0 2; помимо кордиерита в них

содержатся значитель­

ные количества муллита, корунда и других минералов. Присутствие в кордиеритовом материале минералов с большим тепловым расширением, чем у кордиерита,

повышает ТКЛР, а следовательно, снижает стойкость к термоударам и дугостойкость. Исключение составляет корунд; хотя его ТКЛР намного выше, чем у кордиери­ та, благодаря высокой теплопроводности содержание ко­ рунда в кордиеритовой керамике значительно повышает ее стойкость к термоударам и дугостойкость, несмотря на некоторое одновременное увеличение ТКЛР. Поэтому в кордиеритовые материалы часто вводят корунд. Так, в состав отечественных кордиеритовых материалов К-2, К-4, Л-24 и др. вводят электрокорунд или обожженный технический глинозем (10—20%). Наличие в этих мате­ риалах корунда — одна из причин их высокой стойкости к термоударам и дугостойкости.

Следует отметить роль муллита, нередко содержаще­ гося в кордиеритовых материалах. Муллит несколько снижает стойкость к термоударам и дугостойкость кор­ диеритовой керамики, так как ТКЛР муллита выше, чем кордиерита, а по теплопроводности эти минералы мало различаются. Присутствие муллита объясняется тем, что он образуется при обжиге кордиеритовых материалов как промежуточная фаза, а реакции получения из него кордиерита полностью не завершаются, о чем подробнее сказано ниже.

В табл. 4-10 приведены составы различных кордиеритовых ма­

териалов, полученных

из обожженного при

900 °С углекислого

маг­

ния,

обожженного при 800 °С аморфного кремнезема

и глинозема.

 

Материал № 2 отвечает теоретическому составу кордиерита,

материал № 3—эвтектике при температуре

1345°С

(рис. 4-1). На

рис.

4-8 изображены

зависимости теплового расширения и на

рис.

4-9 — удельного

объемного электрического сопротивления

об­

разцов кордиеритовых материалов № 1—6 (табл. 4-10). Образцы обожжены при температурах, обеспечивающих водопоглощение ма­ териала около 3—8% (табл. 4-11). Исключение составляют образцы

Химический и минералогический состав кордиеритовых материалов

№ м а т е р и а л а

1

2

■ з

4

5

6

С о д е р ж а н и е о к и с л о в ,

С о д е р ж а н и е м и н е р а л о в , м а е . %

 

м а е . %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М е т а с и л и ­

С и л и м а -

Ф о р с т е ­

M g O

А 1аО з

S i 0 2

К о р д и е р и т

к а т м а г ­

н и т

р и т

 

 

 

 

н и я

 

 

 

 

 

 

40,0

13,8

46,2

40

 

 

60

13,7

34,9

51,4

100

—

—

—

25,0

21,0

54,0

59,6

39,1

—

1,3

29,5

14,0

56,5

39,5

60,5

—

—

20,5

17,5

62,0

50,2

33,9

15,9

—

10,4

27,6

62,0

77,9

—

22,1

—

материала № 2 (100% кордиерита), водспоглощение которых даже при обжиге до 1 440 °С очень большое (30%).

Наименьшим

тепловым расширением

при

температурах до

1000 °С (1 • 10“3

см) отличается материал

№ 2

(100% кордиерита).

Уменьшение в материалах № 3—6 содержания кордиерита и нали­ чие других минералов (метасиликата магния и оилиманита) значи­ тельно, до (3-:-4) ■ІО“3 см, повышают тепловое линейное расширение

кордиеритовых материалов. Резко

(до 9,5 • ІО-3

см)

возрастает теп­

ловое

расширение

кордиеритового

материала

№

1,

содержащего

много

форстерита.

Отмеченное повышение теплового

расширения

AI,

ІО“ 3 см

 

р ѵ, о м - с м

 

 

 

 

 

 

 

 

..

’00 г00 300*00500600*00800900 Y

 

 

 

Рис.

4-8. Зависимость

AI

кор­

Рис. 4-9. Зависимость от темпера­

диеритовых

материалов

от

туры удельного объемного элек­

температуры

(номера

кривых

трического сопротивления

кор­

соответствуют

номерам

мате­

диеритовых

материалов

(номера

риалов табл.

4-10).

 

 

кривых соответствуют

номерам

 

 

 

 

 

материалов

табл. 4-10).

 

Свойства кордиеритовых материалов

 

 

 

tg Ь при 20 "С и

Диэлектрическая про­

№ ма­

Темпера­

Водопогло­

ницаемость s при

 

частоте

териа­

тура об­

щение, %

 

 

 

 

20 °С и частоте

ла

жига, °С

 

ІО9 г ц

10е г ц

2 .107 г ц

105 г ц

10е г ц

2-10' ' г ц

 

 

 

1

1 440

3,2

200

2 4

9

4,6

4,6

4,8

2

1 440

30,0

300

56

36

2,1

2,1

2,3

3

1330

3,0

300

58

30

4,1

4,1

4,3

4

1 330

5,7

300

55

30

4,3

4,3

4,6

5

1 330

3,0

300

55

30

4,0

4,0

4,1

6

1 440

7,5

300

54

36

3,7

3,7

3,8

кордиеритовых материалов объясняется более высоким тепловым расширением метасиликата магния, силимакита и особенно форстери­ та по сравнению с кордиеритом. Как видно из данных табл. 4-11, у образцов всех кордиеритовых материалов высокий тангенс угла диэлектрических потерь, снижающийся при увеличении частоты от ІО5 до ІО7 гц с 200—300 до 9—36. Наименьший tg Ô имеет материал № 1 из-за большого содержания форстерита. Малая величина s ма­ териала № 2 при указанных частотах объясняется его высокой пори­ стостью. Кордиеритовый спекшийся материал из химически чистых окислов с незначительной добавкой бентонита, у которого содержа­

ние MgO,

А120з

и

Si02

приближается

к теоретическому

составу

кордиерита

(MgO=13,4

мае. %;

Аі20з=36,4

мае. %;

Si02 =

= 50,2 мае. %), имеет следующие свойства:

 

 

Водопоглощение, %

г/см3...........................

 

 

 

0,04

Средняя плотность,

 

 

 

2,30

Температурный коэффициент линейного расширения а,

2,80

ІО-6 °С-> при 20—600 °С ...................................................

 

 

 

Стойкость к термоударам, °С ...............................................

изгибе, кгс/см2 . . .

500

Предел прочности при статическом

700

Предел прочности при сжатии, кгс/см2

...........................

 

3 400

Твердость по шкале

Мооса...................................................

 

tgÔ-104

при f

8

Тангенс

угла

диэлектрических потерь

600

= 1

кгц и

20

°С

, . . ...................................................

Диэлектрическая проницаемость е

при f = 1 кгц

и 20 °С

9

4-3. ПРОИЗВОДСТВО ИЗДЕЛИИ ИЗ КОРДИЕРИТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

а) Приготовление кордиеритовых масс

Кордиеритовые массы, применяемые для изготовле­ ния изделий, содержат непластичные материалы: тальк, магнезит, корунд, глинозем, кварцевый песок, добавки полевых шпатов, пегматитов и др. и пластичные: глину, бентонит, каолин. Наиболее рациональная технология приготовления кордиеритовых материалов заключается

в дроблении пород непластичных материалов, их грубом измельчении на бегунах и вальцах и затем совместном тонком мокром помоле в шаровых мельницах с керами­ ческой футеровкой, керамическими мелющими телами. Футеровочные плиты и мелющие тела изготавливают из керамических материалов с большей твердостью и мень­ шей истираемостью, чем у кордиеритовой керамики, для уменьшения намола инородных материалов в шихту и изменения ее состава. Для этой цели пригодны корундо­ вые и муллито-корундовые материалы: микролит, ура­ лит, ультрафарфор и др.

При мокром помоле непластичных материалов добав­ ляют часть пластичных компонентов, входящих в шихту (10—20 мае. %). Это препятствует оседанию получае­ мого шликера в шаровой мельнице. Помол производят до остатка на сите с сеткой № 006 7—10%; затем добавля­ ют остальную часть пластичных компонентов в соответ­ ствии с составом шихты и продолжают помол до остатка на упомянутом выше сите 3—5%. Вводить при помоле в шаровой мельнице одновременно все количество пла­ стичных компонентов шихты (30—40 мае. %) нецелесо­

образно,

так как это

удлиняет время помола в связи

с большой

вязкостью

получаемого

шликера. Готовый

шликер

с

влажностью

45—50% (в

зависимости от со­

держания пластичных компонентов) обезвоживают на фильтр-прессе. Коржи кордиеритовой массы пропускают через вакуумный пресс. Полученные заготовки подвер­ гают дальнейшей технологической переработке в зависи­ мости от конструкции и назначения изготовляемых из­ делий.

6) Изготовление кордиеритовых изделий

Изделия сравнительно простой конструкции (платы, плиты, пластины) изготавливают полусухим прессовани­ ем. Детали такого типа применяют для дугогаситель­ ных камер высоковольтных магнитных выключателей и другой аппаратуры. Пресспорошок для полусухого прес­ сования приготавливают из заготовок, полученных из ва­ куумного пресса и высушенных при температуре 60— 80°С до влажности не более 1%. Заготовки измельчают на щековой дробилке, затем на бегунах с решетчатым подом и металлическими катками. Размолотый порошок подвергают магнитной сепарации, В качестве связок для

140

Смотрите также файлы