Получение термостойкой керамики в системе Li2O-MgO-Al2O3-SiO2

• Автор: Андреев, Кирилл Павлович
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 185 с. : ил.

Оглавление

Введение
Глава 1. Аналитический обзор литературы
1.1 Термостойкость керамических материалов
1.2 Термостойкие соединения в системе 1л20-М§0-А120з-8Ю2
1.2.1 Термостойкая керамика на основе кордиерита
1.2.2 Алюмосиликаты лития
1.2.3 Муллит и керамика на его основе
1.2.4 Термостойкие композиционные материалы в системе
1л20-Ме0-А120з-8Ю2
Глава 2. Характеристика исходных материалов и методики исследований
2.1 Характеристика исходных материалов
2.2 Методики исследований
2.3 Обработка результатов эксперимента
Глава 3. Получение плотной керамики на основе виброактивирован-ных порошков кордиерита, сподумена и муллита, синтезированных низкотемпературными методами
3.1 Синтез сложных оксидов
3.1.1 Синтез кордиерита и сподумена
3.1.2 Низкотемпературный синтез муллита
3 .2 Влияние механоактивации при вибропомоле на спекание и
свойства термостойкой керамики
Глава 4. Изучение политермических разрезов кордиерит - сподумен, кордиерит - муллит, муллит - сподумен

4.1 Построение диаграмм состояния систем кордиерит
сподумен, кордиерит - муллит, муллит - сподумен
Глава 5. Свойства композиционных материалов на основе кордиерита, сподумена и муллита
5.1 Спекание композиционных материалов
5.2 Свойства композиционных материалов
5.2.1 КТР композиционных материалов
5.2.2 Модуль Юнга композиционных материалов
5.2.3 Термостойкость композиционных материалов
5.2.4 Прочность композиционных материалов
Общие выводы по диссертации
Список литературы
Приложения

Введение.
Термостойкость является важнейшим показателем керамических изделий, предназначенных для эксплуатации в условиях частой смены температуры. Это комплексный критерий, который в первую очередь определяется такими свойствами материала, как прочность, теплопроводность и коэффициент термического расширения (КТР). Поскольку все оксидные керамические материалы обладают относительно низкой прочностью и теплопроводностью, малый КТР становится ключевым критерием при выборе материалов для создания термостойкой керамики.
Среди всех силикатных материалов алюмосиликат магния - кордиерит и алюмосиликат лития - сподумен отличаются сильно выраженной анизотропией термического расширения кристаллической решетки, что приводит к чрезвычайно низкому эффективному КТР материалов на их основе. Эти особенности кордиерита и сподумена делают их основными веществами для создание термостойкой керамики. Однако, оба материала спекаются в узком интервале температур ( при Т = 0.9Тпл) и поэтому для получения плотной керамики из индивидуальных веществ в ее состав приходится вводить активирующие спекание стеклообразующие добавки, содержание которых может достигать 10 %. Присутствие такого количества стеклофазы в керамическом материале сказывается на уменьшении температурного интервала эксплуатации керамики и существенно снижает термостойкость и прочность изделий, тем самым практически нивелируя уникальные свойства кордиерита и сподумена.
Поэтому в последнее время все большее значение придается разработке более эффективных способов активизации процессов спекания указанных керамических материалов. Эти методы заключаются в интенсификации процессов спекания за счет использования порошков с

продолжительности выдержки. Например, в [61] сообщается, что температура муллитизации была выше 1400 °С при синтезе муллита из 8Ю2 (средний размер частиц ниже 2 мкм) и а-А1203 ((=0.3-0.5 мкм). Полная муллитизация требует температур порядка 1600-1700 °С [62], что делает метод прямого синтеза из оксидов слишком дорогостоящим для широкого применения. Для понижения температуры муллитизации перспективно использовать системы, в которых кремний и алюминий смешаны на атомарном уровне. Примером таких систем могут служить различные алюмосиликатные минералы, такие как каолинит (2А1203 8Ю2 2Н20), кианит, андалузит и др [63]
При нагревании каолинит образует муллит за счет следующих превращений:
2А12(0Н4)[81205] -+ >550 °С -> 2А1281207 + 4Н20 каолинит метакаолинит
0.375818[А1ю.67П5.зз]Оз2 + 8Ю2 (а)

->> 980 °С

0.188А18[А11з.ззП2,бб]Оз2 + 48Ю2 (б)
шпинелевидная фаза аморфный 8Ю2
-► > 1000 °С -> 0.67(ЗА12О3 28Ю2) + 2.678Ю2 муллит аморфный

где □- вакансия, (а) и (б) возможные шпинелевидные фазы.