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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 25.06.2024

Просмотров: 126

Скачиваний: 1

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

пор внутри кристаллов уменьшается. В образцах С до­ бавками обнаружено некоторое количество новообразо­ ваний: шпинель и алюминат кальция в результате взаи­ модействия с глиноземом; титанаты магния и титанаты кальция в результате реакций с двуокисью титана; твер­ дый раствор магнезиоферрита в периклазе и гематит при добавке окиси железа.

Увеличение кристаллов периклаза от 46 мкм для об­

разцов

без добавок до

70—100 мкм при введении 2 и

8 мае.

% АШз, 4 мае.

% ТЮ2 и 2 мае. % Fe20 3 одна из

причин уменьшения предела прочности при статическом изгибе от 1 ПО до 750—870 кгс/сж2 и некоторого умень­ шения модуля упругости. Добавки А120 3, ТЮ2, Fe20 3 увеличивают стойкость к термоударам. Наибольшая стойкость к термоударам отличает материал, содержа­ щий 8 мае. % А120 3. В т о же время повышение стойко­ сти к термоударам связано с увеличением размера кри­ сталлов периклаза. Наиболее эффективное влияние, ока­ зываемое добавкой 8 мае. % А120 3 на эту характеристи­ ку, связано, кроме того, с образованием значительного количества трещин спайности в кристаллах шериклаза и межкристаллических прослоек с микротрещинами. На­ личие микротрещин обусловливает большую внутреннюю подвижность и локализацию напряжений, возникающих при термическом ударе.

В табл. 5-4 приведены характеристики спекшихся об­ разцов, изготовленных горячим литьем под давлением из окиси магния ч. д. а. и окиси магния е добавками чистых двуокиси циркония и фтористого кальция. По данным

петрографических исследований

образцы состоят из зе-

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 5-4

Характеристики образцов окиси магния с добавками,

изготовленных горячим литьем под давлением

 

 

 

 

 

 

Средний

Предел

прочности2

 

 

Темпера­

 

 

 

 

 

Количество

Средняя

размер

при стати­

при удар­

Добавка

тура спе­

кристал­

добавки,

кания,

плотность,

лов пери­

ческом из­

ном изги­

 

мае. %

°С

г 1 с м ь

клаза,

гибе,

бе,

 

 

 

 

м к м

K ZC jC M 2

к г е смісм*

Z r0 2

1

1 950

3,48

5—30

1 450

2,5

1750

3,51

15—45

1300

2,4

Z r0 2

3

1 750

3,50

15—45

1

150

1,8

CaF2

1

1 750

3,39

15—40

1 000

0.8


 

 

 

о, 10

°С м в интервале температур

Добавка

2 0 -

20 —

2 0

-

20

20

2 0 -

 

100 ° с

200 °С

300

400

°С

500

600 °С

Ю 0 1 о о « О

Z r0 2

10,46

11,18

11,31

11,47

12,02

12,11

12,60

10,23

10,45

11,81

12,02

12,17

12,00

12,70

Z r0 2

____

____

C aF 2

9,61

9,83

11,11

11,68

12,22

12,42

12,65

рен периклаза (У= 1,732±0,002) и имеют плотную струк­ туру. В образцах, содержащих двуокись циркония, име­ ются зерна (3—15 мкм) твердого раствора внедрения окиси магния в двуокись циркония (3—7 мае. %), хоро­ шо различимые под микроскопом в аншлифе. В образце с добавкой фтористого кальция не обнаружено иных фаз, кроме периклаза.

/ у , ом см

Рис. 5-12. Зависимость от температуры удельного объемного электрического сопротивления рѵ образцов окиси магния (2) и окиси магния с добавками: 1 мае. % CaF2 (/), 1 мае. %

ZrC>2

(4) и 3 мае. %

Zr02

(3).

Понижение температуры спекания образцов окиси магния при добавке двуокиси циркония вызвано образо­ ванием твердых растворов. Введение двуокиси циркония приводит к росту зерен периклаза и снижению механи­ ческой прочности при статическом и ударном изгибе. Не обнаружено существенного изменения ТКЛР в интервале температур 20—700 °С и плотности керамики. Удельное объемное электрическое сопротивление образцов окиси

158


магния с добавками двуокиси циркония до 900—1 000°С не ниже, чем у образцов чистой окиси магния, и умень­ шается при более высоких температурах (рис. 5-12).

Температура спекания окиси магния при введении 1 мае. % фтористого кальция снижается за счет появле­

ния

при

1 350 °С

расплава эвтектического состава из

18 мол %

окиси

магния

и 82 мол. % фтористого каль­

ция

(судя

по диаграмме

системы MgO — CaF2) . Отсут­

ствие в образце стекла, которое должно было в резуль­ тате возникнуть из расплава при охлаждении керамики, объясняется тем, что стекло содержится в весьма незна­ чительном количестве и не выявлено с помощью петро­ графического анализа. Материал с добавкой фтористого кальция имеет самую меньшую объемную массу и наинизшую механическую прочность. Его удельное объемное электрическое сопротивление при высоких температурах несколько выше, чем у окиси магния (рис. 5-12).

5-2. СПОСОБЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИКИ ИЗ ОКИСИ МАГНИЯ

Технология изготовления керамики из окиси магния имеет свои особенности, вызванные ее высокой химической активностью, раство­ римостью в кислотах, способностью к гидратации и восстановлению. Окись магния для снижения ее химической активности предваритель­ но обжигают в порошке или брикетах при 1 100—1 300°С. Помол окиси магния следует производить в помольных агрегатах, футеро­ ванных керамической плиткой, мелющими керамическими телами. Использовать для этой цели стальные мелющие устройства не реко­ мендуется во избежание намола железа. Удаление железа путем его растворения в соляной кислоте, как это делают при производстве глиноземистой или иной керамики из чистых окислов, недопустимо при иолучении керамики из окиси магния из-за растворимости самой окиси магния в кислотах при удалении намолотого железа. Наличие же в керамике из окиси магния железа и его окислов значительно ухудшает некоторые ее свойства, особенно электрические,, такие как сопротивление и тангенс угла диэлектрических потерь.

В целях предотвращения гидратации применяют только сухой помол окиси магния, хотя он менее эффективен, чем мокрый помол. Для снижения высокой температуры спекания окиси магния необхо­ димо измельчать порошок до высокой удельной поверхности [Л. 142]. Исходя из этих соображний особенно целесообразен высокоэффектив­ ный вибропомол окиси магния, обеспечивающий высокую дисперс­ ность порошка при малом времени помола І[Л. 142]. Время вибропо­ мола зависит от ряда факторов, таких как марка и температура обжига окиси магния, тип вибромельницы, а также от твердости, механической прочности, плотности керамического материала, исполь­ зуемого для мелющих тел и футеровки вибромельницы. Кроме того, время помола определяется заданной зернистостью порошка окиси магния. В свою очередь зернистость порошка определяется его на­ значением для получения разных изделий по той или иной тхнологии.



Обжиг окиси магния и изделий из нее необходимо производить в окислительной газовой среде во избежание восстановления до ме­ таллического магния. Малогабаритные плоские изделия малой толщи­ ны получают полусухим или горячим прессованием, тонкостенные изделия — шликерным литьем из суспензий, фасонные изделия — го­ рячим литьем под давлением из термопластичных шликеров.

Полусухое прессование

В качестве связок при полусухом прессовании используют без­ водные растворы органических веществ: глицерин, поливиниловый спирт, раствор воска в четыреххлористом углероде, кроме того, при­ меняют воду или водные растворы хлористого магния и другие связ­ ки. Прессование изделий производят из тонкозернистых порошков, имеющих высокую насыпную массу, при давлении 500—700 кзс/сиг2 для получения плотного полуфабриката в сыром состоянии.

Горячее литье под давлением

 

 

Окись магния или ее соединения

(табл. 5-1)

обжигают при

1300 °С в окислительной газовой среде

и применяют

для изготовле­

ния литейного шликера. С целью уменьшения содержания термопла­ стичной связки для приготовления шликера обожженный порошок окиси магния смешивают предварительно с поверхностно-активным веществом— олеиновой кислотой в количестве 2—3 мае. % (в зави­ симости от дисперсности порошка). Наиболее рационально смешивать окись магния с олеиновой кислотой и одновременно производить ее помол в вибромельнице, футерованной плитами из чистоглиноземи­ стой керамики, мелющими телами из такого же материала. Для этого пригоден корундовый микролит с большей твердостью, чем периклаз, и малой истираемостью. Эти свойства корундового микролита предот­ вращают существенный намол корунда и изменение состава керамики из окиси магния при ее помоле, тем более что время вибропомола

невелико.

Сухой вибропомол окиси магния и ее смешение с добавкой олеи­ новой кислоты в мельнице типа ВМ-10 при соотношении измельчае­ мого материала и мелющих тел, равном 1 : 8, в течение 15 мин обес­ печивают получение необходимого тонкодисперсного порошка со

средним размером

зерен менее 1 мкм в количестве 80 мае. %

(см.

табл. 5-7). Такой

порошок пригоден для изготовления литейного

шликера. Увеличение

времени помола приводит

к агрегации

ча­

стиц окиси магния

с

образованием столбчатой

структуръ!. Размер

агрегатов после 60 мин вибропомола достигает 500 мкм. Их наличие в порошке окиси магния препятствует получению однородного тер­

мопластичного шликера.

Порошок окиси магния с добавкой олеиновой кислоты смеши­ вают с термопластичной, предварительно расплавленной связкой в пропеллерной мешалке с электрообогрезом при температуре 70— 80 °С, разрежении 730—750 мм рт. ст. в течение 8—10 ч для возмож­ но более полной эвакуации воздуха. Термопластичная связка может состоять из 14—20 мае. % парафина, 1—2 мае. % воска, 0,5—1 мае. % стеариновой кислоты. Хорошие литейные характеристики имеет шли­ кер, приготовленный из размолотой до размера зерен менее 1 мкм окиси магния с добавкой 2 мае. % олеиновой кислоты и 14 мае. % парафина. Отливку изделий из такого шликера с температурой 80 °С

Ѵ60