Деформация при нагревании и эволюция структуры безобжиговых материалов на фосфатных связующих

• Автор: Шаяхметов, Ульфат Шайхизаманович
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 345 с. : ил. + Прил. (101 c.: ил. )

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. Цель и постановка исследования

1. Формирование структуры композиционных материалов па фосфатных связующих

1.1. Технологические процессы получения композиционных материалов на фосфатных связующих ФС

1.2. Композиционные материалы на фосфатных связующих состояние вопроса

1.2.1. Фосфатные связующие и их основные свойства

1.2.2. Особенности технологии композиционных материалов на фосфатных связующих

1.2.3. Композиционные материалы на основе оксида алюминия и фосфатных связующих

1.2.4. Композиционные материалы на основе нитрида кремния и фосфатных связующих

1.2.4.1. Нитрид кремния и традиционные методы получения материалов на его основе

1.2.4.2. Возможностыюлучения композиционных материалов на основе нитрида кремния и ФС
1.2.5. Обобщение результатов и выводы
1.3. Методики исследований
1.4. Кинетика твердения композиций на фосфатных связующих
1.4.1. Основные исходные материалы и составы исследованных композиций
1.4.2. Композиции в системе АО3Н3РО4
1.4.3. Композиции в системе зФС
1.4.4. Влияние степени азотирования нитрида кремния на кинетику твердения нитридкремниевых композиций на ФС
1.4.5. Влияние оксидных компонентов на кинетику твердения в нитридкремниевых композициях на ФС
1.5. Физикохимические процессы, протекающие при нагреве композиций на фосфатных связующих
1.5.1. Композиции в системе АНзР
1.5.2. Композиции в системе БЬФС
1.5.3. Влияние оксидных компонентов на эволюцию структуры 9 нитридкремниевых композиций на ФС
1.6. Обобщение результатов и выводы
2. Высокотемпературная деформация под нагрузкой и ползучесть 3 композиционных материалов на фосфатных связующих
2.1. Ползучесть поликристаллической керамики и огнеупоров 5 состояние вопроса
2.1.1. Феноменологическое рассмотрение
2.1.2. Механизмы ползучести
2.1.3. Методика изучения ползучести
2.1.4. Обобщение результатов и выводы
2.2. Разработка аппаратуры и методика исследований
2.2.1. Однопозиционная установка
2.2.2. Трехпозиционная установка
2.2.3. Методика изучения высокотемпературной деформации
2.3. Деформация при нагреве и ползучесть композиции
тонкомолотый оксид алюминияфосфатное связующее
2.3.1. Деформация при непрерывном нагреве
2.3.2. Ползучесть
2.3.2.1 Зависимость от напряжения и температуры
2.3.2.2 Влияние предварительной термообработки
2.3.2.3 Влияние дисперсности исходного порошка
2.3.2.4 Влияние вида и содержания ФС
2.3.2.5 Ползучесть при первом и повторном нагревах
2.3.3. Изменение структуры композиции при ползучести
2.4. Деформация при нагреве под нагрузкой и ползучесть
композиций в системе электрокорундфосфагное связующее
2.4.1. Деформация при нагреве и ползучесть
2.4.2. Влияние технологических факторов
2.4.3. Фазовый состав и структура до и после испытаний на
ползучесть
2.4.4. Оптимизация технологии корундовых материалов на
фосфатных связующих
2.4.5. Расчет деформации ползучести
2.5. Деформация при нагреве и ползучесть композиций на основе 0 нитридкремния на фосфатных связующих
2.5.1. Композиция i3 АХФС
2.5.2. Композиция i3 7Ю2ФС
2.6. Закономерности деформации композиций на фосфатных
связующих и их особенности
2.7. Обобщение результатов и выводы
3. Технология и опыт применения разработанных композиционных
материалов на фосфатных связующих
3.1. Свойства композиционных материалов на фосфатных
связующих
3.1.1. Свойства материалов цементных и бетонных составов на
основе оксида алюминия
3.1.2. Свойства композиционных материалов на основе нитрида 1 кремния и ФС
3.2. Особенности разработанных технологий
3.3. Опыт внедрения композиционных материалов на основе нитрида 3 кремния и фосфатных связующих
3.4. Опыт внедрения ашомосиликатных и глиноземистых изделий на 1 фосфатных связующих
3.5. Техникоэкономическая эффективность применения материалов
3.6. Обобщение результатов и выводы
4. Обобщение результатов и выводы по работе
Литература


Примеси, являющиеся акцепторами электронов железо, кобальт, никель, кислород, галогены, способствуют появлению при синтезе i. Образованию i способствуют элементы, являющиеся донорами электронов алюминий и др При азотировании высокочистого кремния азотом, начиная с С, образуется только i, однако при температурах ниже С образуются как а, так и Рмодификации . Механизм ар превращения и возможность сосуществования а и рмодификаций i объяснены в работах , . Согласно аР превращение связано с изменением взаимного расположения групп атомовтетраэдров i4, а структура внутри тетраэдров остается неизменной. Механизм этого превращения связан с ми фацией атомов кремния из заполненных тетраэдров в пустые, что не требует больших смещений и разрыва связей, но зависит от уровня диффузионной подвижности . Принимая связь i ковалентной на и ионной на , оценена разность свободных энергий а и Рмодификаций , которые при 8С оказались равны по абсолютной величине 1,3. I Л. Н4 из опытов но диссоциации . Полученные результаты свидетельствуют о возможности сосуществования двух модификаций разность их свободных энергий мала. О большей термодинамической устойчивости рмодификации свидетельствует однонаправленный монотропный характер превращения оср. В , отмечается, что для рз характерно наличие цилиндрических пустот с радиусом до 1,5А, позволяющим атомам легко диффундировать через решетку. Модификация имеет пустоты с радиусом около 0,7А. Модификации 3М4 имеют различные рентгенограммы , , , отличаются по ИКспектрам поглощения , поэтому их идентификация не вызывает больших затруднений. РБМ4 . Из вышеизложенного следует, что в качестве порошкового наполнителя в безобжиговых композициях на основе фосфатных связующих предпочтение должно быть отдано более стабильной Рмодификации нитрида кремния. При этом необходимо учитывать, что нитрид кремния технической чистоты содержит но около оксинитрида кремния и около 4 кремнезема, который образуется в результате взаимодействия кислорода воздуха с поверхностью частиц нитрида кремния в процессе измельчения . Методами рентгеноспектрального анализа и рентгеноструктурной спектроскопии установлено , что пленка, образовавшаяся на поверхности технического нитрида кремния, состоит из кремнезема, оксинитрида 2Ж2, элементарного кремния, азота и кислорода. Не все зерна имеют оболочку из кремнезема. По данным рентгенофазового и петрографического анализов, технический порошок нитрида кремния содержит до 2Ж2, 0,5 элементарного кремния и около 5 кремнезема. Основные методы получения порошкового зЫ4 синтез из простых веществ, восстановление оксида кремния углеродом, самораспространяющийся высокотемпературный синтез СВСметод и плазменнохимический синтез ПХСметод подробно рассмотрены в работах , 0, 1. Автором данной работы показано , что при получении материалов по безобжиговой технологии с использованием фосфатных связующих целесообразно применение порошков нитрида кремния, полученных как первым, так и вторым способами, хотя в принципе возможно использование любых порошков 3Ы4, в том числе и полученных методами газофазового осаждения, а также порошка нитрида кремния после первой стадии азотирования полученных прямым азотированием и СВСметодом с содержанием в них около мас. В 2 отмечается, что в порошке нитрида кремния присутствуют примеси, вносимые при помоле. В процессе азотирования кремний может загрязняться углеродом при использовании графитовых деталей и кислородом, который является основной примесью в техническом азоте. Авторы 2 подробно рассмотрели степень влияния на процесс азотирования и фазовый состав продукта нитрида кремния следующих примесей железа, алюминия, кальция, магния, титана, углерода и кислорода. ФС. Каждый из методов получения имеет свои преимущества и недостатки. Не вдаваясь в подробности, можно отметить следующие особенности традиционных технологий получения изделий из 3Ы4 наиболее плотные изделия получают третьим и четвертым методами, хотя использование последнего ограничено, так как он позволяет получить лишь тонкие слои материала и в небольших объемах.