Композиционные керамические материалы на основе грубозернистого техногенного наполнителя

• Автор: Еромасов, Роман Георгиевич
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 154 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 Литературный обзор
1.1 Классификация композиционных материалов
1.2 Строительные композиционные материалы на дисперсных заполнителях
1.3 Особенности формирования структуры и свойств обжиговых керамических композиционных материалов из грубодисперсных непластичных компонентов
1.4 Плотность упаковки дисперсных порошковых систем
1.4.1 Теоретические представления о плотной упаковке монодисперсных систем
1.4.2 Теория и практика плотной упаковки частиц в полидисперных системах
1.5 Расширение сырьевой базы для производства строительных композиционных
материалов
Глава 2 Методология работы. Методика экспериментальных исследований. Характеристика состава и свойств природных и техногенных сырьевых материалов
2.1 Методология работы
2.2 Методы исследований
2.2.1 Методы исследований природного и техногенного сырья
2.2.2 Методы исследований сырьевых порошковых смесей и спеченных материалов
2.2.3 Специальные методы исследования сырья и спеченных материалов
2.3 Исследование состава и свойств природных и техногенных
сырьевых материалов
2.3.1 Характеристика природного глинистого сырья
2.3.2 Характеристика отходов промышленности
Глава 3 Исследование влияния фракционного состава керамических масс на структуру и свойства композиционных керамических материалов на основе техногенных продуктов
3.1 Моделирование структур керамического композиционного материала
3.2 Разработка составов керамических масс на основе отходов промышленности с высоким содержанием свободного оксида кремния
3.3 Оптимизация фракционного состава кварцсодержащего наполнителя и керамических масс на его основе
3.4 Физико-химические особенности процесса спекания керамических масс на основе высококварцевых отходов
3.5 Разработка составов керамических масс с кальцийсодержащими техногенными наполнителями
3.6 Оптимизация фракционного состава наполнителя из нефелинового шлама и керамических масс на его основе
3.7 Физико-химические особенности процесса спекания керамических масс
на основе нефелинового шлама
Глава 4 Синтез керамических композиционных материалов на базе кварцсодержащего техногенного сырья
4.1 Оптимизация параметров получения композиционного
керамического материала
4.2 Исследование влияния минерализаторов на процессы термических
превращений кремнезема в полиминеральиых глинистых композициях
Глава 5 Синтез композиционных керамических материалов на базе кальцийсодержащего техногенного сырья
5.1 Исследование процессов образования волластонита
5.2 Оптимизация параметров получения композиционных керамических
материалов на основе нефелинового шлама
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ Акт заводских испытаний композиционных
керамических материалов
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
Композиционные керамические материалы, упрочненные частицами, занимают значительную долю в общем объеме производства композиционных материалов. Основными факторами, определяющими формирование физико-механических свойств композитов являются [1]:
- пространственный характер расположения отдельных элементов (зерен), составляющих композит;
— фракционный состав наполнителя, обеспечивающий формирование плотноупакованной системы зерен наполнителя в композите.
Формирование структуры композита зависит, во многом, от соотношения прочностных свойств матрицы и наполнителя, от количественного содержания наполнителя и его дисперсности [2].
В настоящее время проводятся исследования, направленные на получение керамических композитов с пространственно - организованной структурой, в том числе, с использованием отходов промышленности. Так, заслуживают внимания работы по получению обжиговых композитов на основе отходов промышленности со структурой «каркас-матрица», при этом повышение в 2—3 раза значений физико-механических свойств изделий достигается за счет механоактивации и последующей грануляции компонентов шихты [3,4]. Значительное количество работ посвящено вопросам моделирования структуры керамического композиционного материала по типу «ядро-оболочка», в котором зерна ядра образуют армирующий каркас, прочно связанный оболочкой матрицы [5].
Однако, следует отметить, что недостаточная изученность закономерностей упаковки частиц в полидисперсных системах наполнителя керамического композиционного материала, в том числе грубозернистого состава, во взаимосвязи с содержанием и размерами матричного силикатного материала, не позволяет произвести оптимизацию структуры и свойств композиций с целью направленного регулирования макро- и микроструктуры композита, а также свойств керамических композиционных материалов.

где т - масса порошка, г;
V] - объем емкости, см3.
По ГОСТ 25279-82 плотность после утряски определяли по формуле:
pt= т/ V,
(2.2)
где т - масса порошка, г;
V- объем, порошка после утряски, см3.
Для удобства сопоставления плотности упаковок масс в зависимости от размера и соотношения фракций использовали расчетный коэффициент упаковки (относительную плотность), численно равный отношению насыпной плотности к истинной плотности твердого вещества по формуле:
Для оценки спекания и свойств композиционной керамики готовили образцы методом полусухого прессования. Общую и огневую линейные усадки определяли по изменениям линейных размеров образцов после обжига на цилиндрах диаметром и высотой 30 мм по формулам:
где 1п - расстояние между метками на свежесформованном образце;
// - расстояние между метками на сухом образце;
Водопоглощение образцов оценивали по массе воды, поглощенной в установленный срок полностью погруженным в воду обожженным образцом при атмосферном давлении, к массе того же образца, насыщенного водой в соответствии с
(2.3)
(2.4)
ГОСТ 27180-2001.