Ионика твердого тела. Том 1 - Иванов-Шиц А.К.
ISBN 5-288-02746-3
Скачать (прямая ссылка):
Таблица 5. Коэффициенты термического расширения монокристаллов и керамики
р-глиноземов
Материал КТР-106, К'1 Литература
р-А1203, мк
вдоль оси а 8,0 [П7]
вдоль оси с 27 [261]
вдоль оси с 8,3 [П7]
вдоль оси с 8 [261]
вдоль оси с 5,7 [263]
P"-A12Oj, мк
вдоль оси а 8,1 [117]
вдоль оси с го
Р"-А1 а, к 7,8
6,8 ... 1264]
0+В"-А1А, К 7,2 [2721
a-AJA, к 8,8 [272]
484
Таблица б. Тепловые свойства а- и Р-глиноземов (удельная теплоемкость Ср1
коэффициент теплопроводности а, сопротивление тепловому удару R)
Материал кал/моль К а, Вт/мК /МО2, Вт/м
Р-А1205з к 273(30ОК) [272] 31б(680К) [272] 3.0 (300 К) [272] 2,9 (680
К) [272] 2,3-2,4 (600 К) [262] 2.0 (300 К) [2081 34,80 [272]
P-A12Oj, мк 100 (300 К) [73] 3,0 (100 К) [260]
а*А120з, к 20 (294 К) [И] 69 (294 К) [И] 6,5(1366 К) 301 [И]
P"-A]2<MLi20) текстура || оси с текстура X оси с P"-Al203(Mg0) текстура
|| оси с текстура X оси с 2,21(600 К) [262] 2.98 (600 К) 2,36 (600
К) 2.99 (600 К)
В [265* 266] были изучены термическая стабильность J3- и [Г'-фаз А1203 и
влияние высокого давления и модифицирующих добавок на переход в a-фазу
глинозема.
Механические свойства
Упругие свойства монокристаллов описываются тензором упругой деформации;
коэффициенты этого тензора для р- и а-глиноземов приведены в табл. 7. Как
из нее видно, р-А1г03 - более пластичное вещество, чем корущь Об этом же
свидетельствует и сравнение модулей Юнга и модулей объемного сжатия
керамических образцов [267-271]
Таблица 7. Характеристики механических свойств Р- и а-глиноземов
Характеристики В-АЬ03 ct-AhO, [111
Коэффициенты упругой анизотропии, С,, 1011,дин/см2 Си 33,8 [268] 35J
[269] 46,5
Cj 2 14,3 [268], 13,6 [269] 12,4
Сзэ 24,5 [268] 23,0 [269] 56,3
С+ч 5,0 [268] 4,5 [269] 23,2
с"_ 10,8 [2691 10,1
Сопротивление излому* МН/м2 230-330 [2721 240-400
Поверхностная энергия трещины, Дж/м 13 [68] 24 [2671 20-40
Твердость по Виккерсу, кгс/мм2 1300-1500 [68] 1400 1272] 3000
Модуль Юнга, Н/м2 2, НО [64] (1*93-2,13)Т011 [681 4,4X0U
Модуль объемного сжатия, Н/м2 1,510й [68, 272] Монокристалл [271]
6,6710й, вдольосиа 3,4510п, вдоль оси с 2,2- 10й
Коэффициент Пуассона 0,26-0,27 [68] 0,25 [270] 0,25
485
Особо следует отметить малую величину коэффициента См для Na-p-глинозема,
который характеризует усилие сдвига по базовым плоскостям.
Для керамических образцов особое значение имеют различные прочностные
характеристики (табл. 7). Прочность р-глинозема в сильной степени
определяется микроструктурой керамики. Так, сопротивление излому керамики
с высокой плотностью и средним размером зерен, не превышающем 5 мкм,
достигает 250 МН/м2, тогда как для керамики с крупными зернами оно может
быть на порядок меньше [272]. Наличие макродефекгов (поры, разросшиеся
зерна, скопления примесей) также ухудшает прочность керамических образцов
[65,272-274].
Деградация н разрушение
Опытная эксплуатация Na-S-ячеек с Р-глнноземом свидетельствует о наличии
процессов механической и электрической деградации, приводящей к
разрушению керамики [275-277], Образцы электролита могут выходить из
строя из-за электрического пробоя при внутреннем коротком замыкании, при
наложении слишком большого напряжения, при резком возрастании
механических нагрузок и в результате термодинамических эффектов при
нагреве и охлаждении.
Короткое замыкание часто происходит вследствие образования нитевидных
дендритов натрия, которые "прорастают^ через электролит. Это явление
вьввано реакцией восстановления натрия и зависит главным образом от
режима заряда ячейки и качества'керамики [278-282]. Микротрещины
действуют как концентраторы ионного тока, перенос натрия по трещине
вызывает пуазейлево давление, которое, в свою очередь, "расширяет"
трещину. Еще одной важной причиной, влияющей на рост дендритов, служит
наличие высоких локальных плотностей тока, возникающих, например, из-за
неполной смачиваемости натриевых электродов.
После пребывания Р-глинозема в контакте с жидким натрием часто
наблюдается окрашивание электролита в темный цвет (коричневый, серый или
черный). Потемнение материала связано с центрами коллоидного натрия [283-
285], но их образованию предшествует возникновение точечных дефектов в
соответствии с реакцией
О + Na* -> Иая + <Э^а + V+ (е)о*-Центры окраски, образующиеся в
результате захвата кислородными вакансиями электронов (в позициях 05), и
отвечают за изменение цвета электролита.
Другие виды окраски Р-глннозема (например, голубая) могут появиться из-за
присутствия в материале ионов переходных металлов [272].
В ряде случаев наблюдается зарождение металлических агрегатов (кластеров)
в структуре р-глинозема [286-292], которые по мере разрастания вызывают
разрушение материала.
При наложении высокого напряжения (несколько десятков вольт) на ЭХЯ с ТЭЛ
может возникать электрический пробой. Выше порогового напряжения
электролит перестает быть электронным изолятором, и у поверхности
положительного электрода наблюдаются значительные разрушения. Напряжение
