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
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 |
'С |
400 |
°С |
500 |
"С |
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