Физикохимия композиционных материалов на основе модифицированного корунда и алюмоборфосфатного связующего

• Автор: Филатова, Наталья Владимировна
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 165 с. : ил.

Содержание
Введение

ГЛАВА 1. Литературный обзор

1.1. Глиноземистые материалы. Общая характеристика

1.2. Модифицирование корундовых материалов.

1.2.1. Введение спекающих добавок

1.2.2. Механическая активация корунда

1.3. Кинетика спекания корундовых материалов.

1.4. Фосфатные связующие в технологии композиционных материалов.

1.4.1. Общая характеристика применяемых связок.

1.4.2. Модифицированные алюмофосфатные связки

1.5. Корундовые огнеупоры на фосфатных связующих.
1.6. Выводы по литературному обзору
ГЛАВА 2. Экспериментальная часть
2.1. Реактивы и материалы
2.2. Методы исследований и приборы.
2.3. Приготовление образцов и их испытание.
2.4. Математическая обработка экспериментальных данных
ГЛАВА 3. Обсуждение результатов.
3.1. Физикохимическое исследование ашомоборфосфатного связующего.
3.1.1. Петрографическое исследование АБФС
3.1.2. Рентгенофазовое исследование АБФС.
3.1.3. Инфракрасные спектры А БФС и их интерпретация
3.1.4. Термический анализ АБФС.
3.2. Активирование корунда с помощью легкоразлагающихся добавок
3.2.1. Выбор и обоснование видов спекающихся добавок
3.2.2. Поведение добавок при нагревании
3.2.3. Механоактивироваиное разложение нитрата алюминия.
3.2.4. Влияние добавок на свойства корундовых материалов
3.3. Кинетика активированного спекания корунда.
3.3.1. Кинетика спекания уплотнения корундового порошка
3.3.2. Влияние добавок на скорость спекания корунда
3.3.3. Кинетика спекания упрочнения корундового порошка
3.3.4. Влияние добавок на скорость процесса упрочнения
3.4. Корундовые огнеупоры на АБФС
3.5. Разработка условий получения и свойства плотных корундовых огнеупоров на АБФС, спекающихся при
пониженных температурах.
3.5.1. Влияние способа и вида вводимого АБФС
3.5.2. Влияние вида и количества спекающихся добавок
3.5.3. Свойства плотных корундовых материалов, получаемых в оптимальных условиях
3.6. Разработка условий получения и свойства пористых корундовых огнеупоров
3.6.1. Влияние гранулометрического состава на свойства пористых материалов
3.6.2. Влияние алюминатных добавок на свойства пористых материалов.
3.6.3. Влияние механоактивации на свойства пористых корундовых огнеупоров
3.6.4. Свойства пористых корундовых материалов, получаемых в оптимальных условиях
3.7. Получение и свойства корундовых материалов, содержащих
бой высокоглиноземистых огнеупоров.
3.7.1. Разработка оптимальных условий получения
корундовых материалов с боем
3.7.2. Свойства корундовых материалов, содержащих бой
высокоглиноземистых изделий
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ
Литература


Таблица 1. Кроме естественного сырья, для производства композиционных материалов широкое применение находят так же искусственно получаемые материалы технический глинозем и электрокорунд, которые получают по достаточно сложной технологии. Основные минеральные компоненты технического глинозема уА и аА, свойства, которых приведены в таблице 1. Таблица 1. Технический глинозем непосредственно нс может быть использован для изготовления огнеупоров, так как, вопервых, при нагревании свыше С происходит переход у А в а А, сопровождающийся усадкой до , вовторых, уА находится в форме сферолитов размером до 0 0 мкм, которые имеют пористость порядка и трудно спекаются. При термической обработке уА образующийся аА унаследует пористую структуру сферолита, что в свою очередь приведет к повышению пористости спеченного материала 8 . Соотношение основных форм в техническом глиноземе не постоянно и зависит от условий термической обработки обычно преобладает уА 2. А и аА являются полиморфными модификациями глинозема. Особенностью у формы является содержание структурно связанной воды в количестве 1 2 . Структура уА близка к структуре шпинели А3В2, где А и В соответственно ионы двух и трехвалентных металлов 1,4. А корунд по сравнению с уА является более инертным по отношению к кислотам и щелочам и обладает адсорбционной способностью 1, 4. В небольших количествах в техническом глиноземе могут присутствовать остатки гидратов глинозема и примеси глинозема, который не является его полиморфной модификацией. Под 3 понимаются щелочные и щелочноземельные алюминаты с высоким содержанием глинозема. Предельные формулы этих соединений имеют вид МегОПАЬОз и МсО8А, где Ме , К, i, МеО , , и др. Эти соединения имеют однотипную кристаллическую решетку. При нагревании до С модификация 3 разлагается на аА с выделением соответствующего оксида в газообразном состоянии 1,4, . Табулярный глинозем получают спеканием брикетов из технического глинозема при температурах, близких к температуре плавления А. В этом случае наблюдается рост кристаллов пластинчатой формы, достигающих размеров до 0 мкм 9. К технологическим разработкам последних лет относится получение реактивного глинозема. Реактивный глинозем имеет высокое содержание А более и размер кристаллов до 1 мкм. Такой глинозем имеет низкую температуру спекания и используется в производстве нсформованных низко и супернизкоцементных масс. К сожалению, на данный момент в России производство реактивного глинозема отсутствует8, . Некоторые оксиды, содержащиеся в сырьевых материалах, или специально вводимые оксиды Сгз, ТЮ2, V23, 23 и другие, образуют с корундом при кристаллизации твердые растворы. Форма кристаллов корунда при кристаллизации расплава под влиянием добавок может отклоняться от идеального вследствие вхождения ионов примесей в решетку корунда. Наличие в кристаллической решетке изоморфных примесей приводит к изменению энергии кристаллических связей и, как следствие, изменяются свойства кристаллов корунда. В качестве сырья для производства огнеупорных изделий используют, как правило, электрокорунд белый, получаемый путем электроплавки технического глинозема и отличающийся наибольшим содержанием Л0з и незначительным содержанием плавней. Электрокорунд нормальный получаемый путем восстановительной электроплавки бокситов не является высококачественным огнеупорным сырьем в виду сравнительно высокого содержания плавней ТЮ2, 23, , металлическое железо. Монокорунд близок по химическому составу к электрокорунду белому, но отличается более совершенной кристаллизацией в виде отдельных зерен монокристаллов , Монокорунд, однако, не используется в качестве огнеупорного сырья, так как он является более дорогим и дефицитным материалом и который находит применение в абразивном производстве1, , , . ГОСТ 9, широко применяющийся в силикатной промышленности . Шлаки с высоким содержанием глинозема образуются при производстве алюмотермитным методом металлического хрома, ферротитана, феррохрома и некоторых других ферросплавов 1.