Высокотемпературные свойства СВС-огнеупорных керамических материалов

• Автор: Шульженко, Антон Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 105 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1Л. Огнеупорные материалы для ответственных
применений в металлургической промышленности
1.2. Синтез бескислородных огнеупорных материалов методом СВС
ЕЗ. Основы взаимодействия керамик с агрессивными средами металлургических расплавов
ГЛАВА 2. ПОЛУЧЕНИЕ НИТРИДНЫХ СВС-КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ
ГЛАВА 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОГНЕУПОРНОСТИ СВС-КЕРАМИЧЕСКИХ КОМПОЗИЦИЙ
ГЛАВА 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕРМОСТОЙКОСТИ
4 Л. Определение термостойкости СВС-керамических композиций
4.2. Дилатометрические исследования
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ СВС-ОГНЕУПОРНЫХ МАТЕРИАЛОВ В СРЕДЕ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ РАСПЛАВОВ
5.1 Исследование смачиваемости
5.2. Количественное определение степени разрушения
5.3. Т ермогравиметрические исследования СВС-огнеупорных материалов

ГЛАВА 6. ИСПЫТАНИЯ СВС-ОГНЕУПОРНЫХ
ИЗДЕЛИЙ НА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ
ПРЕДПРИЯТИЯХ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Изделия из нитридной керамики активно используются в различных отраслях современной промышленности. Обладая рядом уникальных свойств [1], они постепенно вытесняют традиционные огнеупорные и жаростойкие материалы и находят эффективное применение не только в новых разработках в машиностроении, но и в материалоемкой металлургичесой отрасли. Главным препятствием на пути внедрения высокотемпературных материалов на основе нитридов является высокая себестоимость таких изделий. Значительные затраты сопровождают производство изделий из нитридной керамики методами порошковой металлургии на всех этапах, начиная от подготовки реагентов, проведения многостадийного химического синтеза и заканчивая энергозатратами при спекании нитридных порошков и окончательной обработкой изделия. Сегодня существует детально проработанная технология самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) [2т-5], лишенная многих недостатков присущих методам порошковой металлургии. СВС позволяет проводить синтез нитридной керамики в режиме горения.
Для производства нитридной керамики методом СВС в данной работе применена газостатическая технология, суть которой заключается в синтезе изделий под высоким давлением реагирующего газа — азота [5]. Синтез проходит в режиме фильтрационного горения, когда газообразный окислитель растворяется в порах твердого реагента, вступает в химическое взаимодействие со значительным энерговыделением, что в свою очередь, инициирует развитие взаимодействия во все новых слоях твердого реагента.
Me(solid) + X(gas) = МеХ (solid);
Волна горения инициируется в системе внешним локальным тепловым импульсом. Параметры горения во многом определяются морфологией реагентов (размер частиц твердого компонента, чистота по примесям, степень компактирования). Скорость горения - параметр, во многом

а) Продукты коррозии могут растворяться в жидком металле. В этом случае, рост плёнки будет контролироваться диффузией различных частиц содержащихся в твёрдой матрице. Этот кинетический процесс будет подчиняться параболическому закону. Полученный слой, в свою очередь, будет растворяться в жидком металле. Как только достигается максимум толщины, начинается устойчивое состояние, когда скорость диффузии от основной части к слою равна скорости растворения внешней поверхности слоя, а скорость растворения подчиняется линейному закону.
б) Когда слой, в котором идёт реакция, достигает критической толщины, он разрушается из-за своей механической нестабильности, и таким образом оголяет материал, подвергая его очередному воздействию агрессивной среды. Этот механизм вызывает циклические воздействия и последовательное отслаивание реакционной плёнки. Кинетика коррозии будет состоять из следующих друг за другом параболических стадий.
К сожалению, ограниченное число исследований по коррозии керамик в жидких металлах, вместе с отсутствием комплексного подхода, не дали достоверных кинетических зависимостей для характеристики поведения керамик в соответствии с механизмами и уравнениями, упомянутыми в этом разделе. Большинство статей описывают морфологические характеристики поверхности керамик и границу раздела металл/керамика (обычно они исследуются с помощью микроскопии и микропроб), и часто включают в себя измерения массопотерь, фиксируемых после выдержки керамик при высоких температурах.
Явление капиллярного проникновения расплава может существенно усилить коррозионные эффекты. В случае капиллярного проникновения, керамическая поверхность, подвергающаяся коррозии, не является геометрической поверхностью образца, а гораздо больше её. Могут иметь место два типа капиллярного проникновения. Первый - проникновение жидкости сквозь поры на керамической поверхности; второй - состоит в проникновении жидкости вдоль границ зёрен керамики. Примеры