Файл: Аветиков В.Г. Магнезиальная электротехническая керамика.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 25.06.2024
Просмотров: 124
Скачиваний: 1
зателя светопреломления с ростом содержания Сг20 3 в твердом рас творе.
К добавкам, образующим с окисью магния расплавы эвтектиче ского состава, относятся фтористый кальций, окись бора « ее неко
торые |
соединения, |
двуокись |
титана. В системе |
MgO—CaF2 |
при |
|
1 350 °С |
образуется |
эвтектика, |
состоящая из 18 |
мол. % MgO и |
||
82 мол. % CaF2. Для системы |
MgO — В20 3 известны |
две эвтектики |
||||
и для системы МпО — Ті02 — четыре эвтектики (табл. |
5-6). |
|
||||
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
5-6 |
Составы и температуры образования эвтектик в системах MgO — Т102 и MgO — В20 3
Содержание, |
мол. % |
Содержание, мае. % |
Темпера |
|
тура обра- |
||||
Система |
|
|
|
зования |
|
т ю 2 |
|
ВдОз |
эвтектики, |
M g O |
M g O |
'С |
M gO —ТіОг |
56 |
44 |
_ |
_ |
1 583 |
|
44 |
56 |
— |
— |
1 592 . |
|
14 |
86 |
— . |
— |
1 606 |
|
79 |
21 |
— |
— |
1 707 |
M gO —в 2о 3 |
— |
— |
57,7 |
42,3 |
1 313 |
|
— |
— |
72,5 |
27,5 |
1 358 |
Добавка к ч. д. а. окиси магния чистых 1—3 мае. |
% |
Zr02, 1— |
||
3 мае. % Ті02 и 1 мае. % CaF2 снижает температуру |
спекания ке |
|||
рамики, |
изготовленной горячим литьем |
под давлением, с |
1 950 до |
|
1 750 °С. |
Кроме того, введение добавок |
увеличивает размер |
кристал |
лов периклаза в обожженной керамике от 5—30 до 15—45 мкм. Это является одной из причин снижения механической прочности керами ки (табл. 5-4) при использовании добавок Zr02 и CaF2.
Имеются также данные о снижении температуры спекания образ цов из ч. д. а. окиси магния, полученных полусухим прессованием
при |
добавке 0,5—5 мае. |
% |
борного ангидрида |
(ч. д. а.) |
и 0,5— |
|||
3 мае. % датолита — боросодержащего |
минерала |
состава |
2СаОХ |
|||||
ХВ20 3 • 2Si02 • Н20. Добавка |
до |
3 мае. |
% борного |
ангидрида улуч |
||||
шает |
спекание образцов |
при |
1 300 °С, |
увеличивая |
относительную |
плотность с 0,88—до 0,91—0,94, линейную усадку примерно с 11 до 13—14% и размер кристаллов периклаза с 15—20 до 20—25 мкм. Повышение температуры обжига образцов до 1 600 °С еще больше повышает эти характеристики и способствует значительному увеличе нию размера кристаллов периклаза (до 35—65 мкм).
0,5 |
Еще в большей мере улучшает спекание окиси магния добавка |
||
мае. % |
датолита. Наибольшая относительная плотность (0,96) |
||
у |
образцов, |
обожженных при 1 600 °С, при |
этом образцы имеют |
меньшую усадку (11,5%) и тонкозернистую |
структуру с размером |
||
кристаллов |
15—20 мкм. Увеличение добавки |
борного ангидрида до |
5 мае. %> а датолита до 1—3 мае. % 'дает худшие результаты в отно шении спекания окиси магния [Л. 141]. Введение добавок, образую щих твердые растворы или расплавы эвтектического состава, в изве
стных случаях мтенсифицирует процесс спекания окиси магния, однако наряду с этим изменяются химический и фазовый состав ке рамики и ее микроструктура. Эти изменения зачастую снижают меха ническую прочность керамики и изменяют некоторые ее свойства.
в) Влиянке дисперсности на спекание окиси магния
Одним из способов снижения температуры спекания окиси магния без изменения ее химического и минера логического состава является увеличение дисперсности и удельной поверхности исходных материалов. Хорошие ре зультаты в этом отношении дает вибропомол окиси маг ния, особенно в случае применения вибромельниц с ке рамической футеровкой и мелющими телами. Примене ние вибромолотах порошков окиси магния позволяет зна чительно увеличить их дисперсность и понизить темпера туру спекания керамики, изготовленной по различной технологии, в том числе прессованием и горячим литьем под давлением. Вибропомол, кроме того, дает возмож ность получить тонкозернистую керамику с высокой ме ханической прочностью.
Существенное значение в этом вопросе имеет время помола, необходимое для получения тонкодисперсных порошков окиси магния. Чрезмерно тонкодисперсные по рошки агрегируют, а наличие в них агрегатов создает известные трудности технологического порядка при по лучении керамики. Сухой помол магнезии «уста», обожженной при 1 300 °С, в вибромельнице типа ВМ-10 стальными шарами в течение 30 мин (намол железа со ставляет 0,1—0,2 мае. %) увеличивает ее удельную по верхность, определяемую по методу низкотемпературной адсорбции азота, и насыпную плотность. При увеличении времени вибропомола до 60 мин эти характеристики изменяются незначительно.
Время вибропомола, |
Удельная поверхность, |
Насыпная плотность |
м и н |
м*}г |
г / с м 8 |
0 |
1 ,3 |
0 ,7 5 |
30 |
2 ,7 |
0 ,8 3 |
60 |
2 ,9 |
0 ,8 7 |
Агрегаты, образующиеся при длительном вибропомо ле, могут деформироваться, уплотняться и комковаться с уменьшением внутренней пористости. Поэтому насып ная масса сильно возрастает, а удельная поверхность изменяется незначительно. Стабилизация удельной по верхности при увеличении времени вибропомола от 30
168
до 60 мин свидетельствует о прекращении измельчений. Вибропомол в течение 30 мин также эффективно повы шает объемную массу образцов полуфабриката, отпрес сованных при 500 кгс/см2 и обожженных при 1 600 и 1 750 °С, и снижает их объемную усадку. Кажущаяся по ристость уменьшается (рис. 5-18). Увеличение вибропо мола до 90 мин по-разному влияет на эти характеристи ки образцов; средняя плотность образцов полуфабриката
50
49
48
47
46
45
44'\
ЧзХ
■ta
4г «
41
40
39
38
Рис. 5-18. Зависимость объемной массы образ цов окиси магния в полуфабрикате (/), обо жженных при 1 60 0 °С (2) и 1 75 0 °С (3 ), объемной усадки при 1 600 °С (4) и 1 750 °С (5) и кажущейся пористости при 1 600 °С (6) от времени вибропомола.
и после обжига практически остается постоянной. Образ цы из вибромолотой магнезии в течение 30 и 90 мин спекаются до нулевой кажущейся пористости при 1 700
и1 600 °С, из немолотой магнезии — при 1 750 °С. Усадка образцов, изготовленных из порошков, время
измельчения которых 60 мин, при 1 600 и 1750°С значительно снижается (с 48—50 до 38—39%), затем несколько (примерно на 2%) возрастает —при времени вибропомола 90 мин. Уменьшение усадки образцов — ре зультат уплотнения и комкования порошков. Вследствие этого происходит увеличение насыпной массы порошка и объемной массы полуфабриката.
Таким образом, вибропомол магнезии «уста» значи тельно интенсифицирует процесс спекания и снижает тем пературу ее спекания. Вибропомол в течение 30 мин обеспечивает получение полусухим прессованием кера мики, спекающейся при 1 700 °С и характеризующейся высокой объемной массой. Весьма эффективно в отноше нии спекания окиси магния применение вибропомола также при изготовлении керамики горячим литьем под давлением. При помоле обожженной при 1300°С ч. д. а. окиси магния в вибромельнице типа ВМ-10 с глиноземи стой футеровкой и мелющими телами с увеличением вре мени вибропомола до 15 мин количество зерен размером менее 1 мкм возрастает до 90% за счет уменьшения зе рен размером до 10 мкм. Если время помола увеличива ется до 60 мин, содержание мелких зерен, 1—5 мкм, уменьшается, а более крупных, 5—10 мкм, возрастает (табл. 5-7). Кроме того, в этом случае под микроскопом
|
|
|
Т а б л и ц а 5- 7 |
|
Зерновой состав |
порошка окиси магния, °/0* |
|||
Время вибропо |
|
Размер зерен, м к м |
|
|
|
|
|
|
|
мола, м и н |
|
1-5 |
5-10 |
>10 |
|
|
|||
0 |
23 |
50 |
27 |
4 |
2 |
37 |
42 |
18 |
3 |
5 |
56 |
34 |
7 |
3 |
15 |
90 |
10 |
0 |
0 |
60 |
80 |
15 |
5 |
0 |
* Зерновой состав |
определен на |
торзионных |
весах |
в среде абсо |
лютного спирта. |
|
|
|
|
обнаружены агрегаты зерен |
периклаза |
размером до |
||
500 мкм. |
|
|
|
|
Вибропомол в течение 5—60 мин снижает температу ру спекания окиси магния с 1 950 до 1 850°С (табл. 5-8) в результате увеличения тонины помола. По этой же при чине значительно уменьшается истинная пористость и возрастает объемная масса образцов. Спекшиеся образ цы с минимальной истинной пористостью (всего 1,12%) и максимальной средней плотностью (3,54 г/см3) получены из вибромолотой в течение 15 мин окиси магния после обжига при 1 850 °С. Увеличение времени вибропомола окиси магния до 60 мин не способствует их дальнейшему уплотнению, а наличие в молотом порошке агрегатов затрудняет получение однородного термопластичного шликера с хорошими литейными свойствами.
Т аб л и ц а 5-8
С войства образц ов из вибромолотой окиси м агния, полученных горячим литьем под давлением
В р е м я в и б р о п о |
Т е м п е р а |
П о р и с т о с т ь , % |
С р е д н я я |
|
|
|
|||
м о л а , м и н |
т у р а о б |
к а ж у щ а я с я } и с т и н н а я |
п л о т н о с т ь , |
|
|
ж и г а , ° С |
г} см3 |
||
|
1 750 |
0,40 |
7,10 |
3,34 |
|
1 850 |
0,36 |
6,78 |
3,35 |
|
1 950 |
0,00 |
2,80 |
3,48 |
2 |
1 750 |
0,24 |
4,98 |
3,41 |
|
1 850 |
0,20 |
4,67 |
3,42 |
|
1 950 |
0,00 |
1,67 |
3,52 |
5 |
1 750 |
0,18 |
4,65 |
3,42 |
|
1 850 |
0,00 |
2,23 |
3,50 |
|
1950 |
0,00 |
1,67 |
3,52 |
15 |
1 750 |
0,07 |
3,14 |
3,47 |
|
1 850 |
0,00 |
1,12 |
3,54 |
|
1 950 |
0,00 |
1,12 |
3,54 |
60 |
1 750 |
0,03 |
3,10 |
3,47 |
|
1 850 |
0,00 |
1,12 |
3,54 |
|
1950 |
0,00 |
1,12 |
3,54 |
Спекшиеся образцы из вибромолотой окиси магния, обожженные при 1 850 °С, имеют большую механическую прочность, чем изготовленные из окиси магния без пред варительного вибропомола и обожженные при 1950°С. Предел их прочности при статическом изгибе равен соот ветственно 1 650 и 1450 кгс/см2. Такая разница в меха нической прочности объясняется тем, что образцы из ви бромолотой окиси магния имеют большую плотность (объемная масса 3,54 г/см2 вместо 3,48 г/см2) и истин ную пористость (1,12% вместо 2,80%)- Применение ви бропомола не ухудшает электрических и термических свойств керамики такого типа.
Таким образом, к числу преимуществ вибропомола окиси магния для получения керамики горячим литьем под давлением относятся: эффективность тонкодисперс ного помола порошка, снижение температуры спекания, повышение плотности и механической прочности керами ки. К числу факторов, способствующих спеканию окиси магния, относятся не только увеличение тонины помола, плотности сырого полуфабриката и удельной поверхно сти размолотого порошка, но и вызванные помолом на рушения строения кристаллической решетки и как след ствие увеличение ее энергии. Эти нарушения заключают-
12* |
- |
171 |