Высокоглиноземистые огнеупоры с низким коэффициентом термического расширения

• Автор: Игнатьева, Алёна Николаевна
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 213 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ОГЛАВЛЕНИЕ

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
1.1 Фазовые взаимодействия в системе АІ2О3 - Si02 - ТЮ

1ЛЛ Система А 120з - Si
1Л .2 Система А120з - ТЮ
1Л .2 Л Титанат алюминия
1Л.З Система А120з - Si02-Ті
1Л .4 Система А120з - ТЮ2 - Zr
1 Л.5 Система Si02 — ТЮ2 — Zr
1.2 Природное высокоглиноземистое сырье
1.2Л Минералы группы силлиманита
1.2.1.1 Силлиманит
1.2.1.2 Кианит
1.2.1.3 Андалузит
1.3 Применение композиций с титанатом алюминия
1.4 Термостойкость
ВЫВОДЫ ИЗ АНАЛИТИЧЕСКОГО ОБЗОРА
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Методы характеризации исходных материалов и определения состава, структуры и физико-механических свойств образцов
2.1.1 Стандартные методы исследования
2.1.2 Определение дисперсности порошков
2.1.3 Рентгенофазовый анализ
2.1.4 Исследование микроструктуры образцов
2.1.5 Качественный и количественный анализ с использованием растрового электронного микроскопа
2.1.6 Определение модуля Юнга
2.1.7 Определение предела прочности при сжатии
2.1.8 Определение предела прочности при изгибе
2.1.9 Определение характеристик трещиностойкости при изгибе
2.2 Методы определения теплофизических свойств
2.2.1 Термогравиметрический и дифференциальный термический анализ
2.2.2 Определение коэффициента линейного температурного расширения (КЛТР)
2.2.3 Оценка термостойкости
2.2.4 Определение теплопроводности
2.3 Методы компьютерного моделирования и обработки данных
2.3.1 Моделирование термонапряженного состояния в огнеупорных изделиях заданной формы
2.3.2 Обработка результатов эксперимента
ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1 Характеристика исходных материалов
3.1.1 Оксиды и гидроксиды
3.1.2 Просяновский каолин
3.1.3. Глинозем
3.1.4 Минералы группы силлиманита
3.2 Вспомогательные материалы
3.3 Синтез фаз системы АЕОз- ТЮг - БіОз - ЪгОг
3.3.1 Синтез титаната циркония
3.3.2 Синтез циркона
3.3.3 Синтез титаната алюминия
3.3.4 Синтез муллита
3.3.5 Характеристика полученных материалов

3.4 Композиции титанат алюминия - минерал группы
силлиманита
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
4 ФОРМИРОВАНИЕ ФАЗОВОГО СОСТАВА И СТРУКТУРЫ ВЫСОКОГЛИНОЗЕМИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ
ФАЗ СИСТЕМЫ А1203 - 8Ю2 - ТЮ2 - УЮ
4.1 Последовательность протекания реакций при синтезе муллита

и титаната алюминия
4.2 Спекание и фазовые превращения смесей А12Оз - ТЮ

минерал группы силлиманита
4.3 Спекание и фазовые превращения в смеси А12Ті

высокоглиноземистое сырье
4.3.1 Формирование фазового состава композиций А12ТЮ

андалузит
4.3.2 Спекание и структура композиций А12Ті03 — минералы группы силлиманита
4.3.3 Спекание композиций с глиноземом
4.4 Поведение добавок, стабилизирующих титанат алюминия в условиях синтеза композиций тиатанат алюминия - муллит

4.4.1 Фазообразование в композициях 7гТЮ4 - 7г8Ю4 при нагревании

4.4.2 Взаимодействия в системе ZrSi04 - А1203 - ТЮ2
4.5 Взаимодействие муллита с добавками, стабилизирующими титанат алюминия

4.5.1 Исследование композиций муллит - титанат циркония
4.5.2 Исследование композиций муллит - циркон
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4
5 СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ В СИСТЕМЕ А1203 - БЮг - ТЮ

5.1 Свойства тиалито-муллитовых композиционных материалов,

Таблица 1.12 - Характеристики материала изделий
Свойство Значение
Плотность, г/см3 3,
Пористость, %
Прочность на изгиб, МПа
КЛТР, 10'6/°С 1,
Т еплоударопрочность Хорошая
Минералы группы силлиманита (МТС) совместно с техническим глиноземом применяются в настоящее время для изготовления высокоглиноземистых огнеупоров, в том числе специального функционального назначения. Из них готовят шиберные затворы разливочных ковшей, футеруются сами ковши, погружные стаканы. Обожженный кианитовый концентрат является превосходным сырьем для получения неформованных масс: набивных, наливных, защитных обмазок, покрытий, мертелей и др. Обожженный и плавленый кианит вместе с бадделеитом используется для замены порошков электрокорунда в технологии изготовления оболочковых форм для точного литья ответственных деталей газотурбинных двигателей (лопатки турбины, кронштейны и др.).
Такие качества андалузита, как высокая чистота, стабильность объема, низкая пористость, активная муллитизация, низкая теплопроводность все это обосновывает его использование при производстве высококачественных огнеупоров [83].
Ведущие огнеупорные предприятия России используют андалузит в производстве высокоглиноземистых огнеупорных материалов как основной компонент (таблица 1.13) так и в качестве добавок [95].
Композиционные материалы с титанатом алюминия, обладающие высокой термостойкостью и уникально низким КЛТР, неразрушающиеся при термических ударах, которые могут возникать при эксплуатации, положительно зарекомендовали себя при изготовлении высокотемпературных катализаторов для получения технологических газов [97, 98].