Кварцевая керамика - Пивинский Ю.Е.
Скачать (прямая ссылка):
91
90
Рис. 33. Зависимость скорости сдвига и вязкости от на пряжения сдвига для среднедншер'сных суспензий квар Левого стекла (полученных оуопеядироваяием) с раз личной концентрацией:
1 — CV- 0,68; nv - 0,85; 2 — С — 0,70; п - 0,875: 3. -С^-0,725; ^-0,91
шения их плотности. Зависимость т] — рс свидетельствует о том, что дилатантное течение для указанной суспензии прекращается при рс-<1,96 г/см3, а тиксотроп-ное — при рс= 1,91 г/см3.
Исключительное влияние концентрация суспензий оказывает на их дилатансию. Последняя определяется прежде всего показателем я„ или Сюк. На рис. 33 представлены на работе [74] реологические кривые суспензий кварцевого стекла с различными показателями С„
0,66 0,67 0,69 0,71 0,73 , Су
0,80 0,83 0,86 0,89 0,92
Рас. 34. Зависимость максимально достижимой скорости сдвига от концентрации суспензий кварцевого стекла
8
-с —о
А;
i
В 2000 4000
Р,г
Рис. 35. Зависимость скорости передвижения поршня в мобиломет-ре для суспензии кварцевого стекла с зернистым наполнителем при Cv- 0,82 (/) и 0.84 (?)
и п„. В области изученных напряжений сдвига вязкость суспензий возрастает на несколько порядков, а скорость деформации только до определенных значений, зависимых от С„ и п„ суспензий. После этого, несмотря на увеличение Р, скорость деформации резко замедляется, что обусловлено исключительно резким ростом вязкости системы и ее перекодом в твердообразное состояние. Зависимость максимально достижимой скорости деформации суспензий от их С„ и п„ показана на рис. 34. С увеличением степени концентрации уменьшается и величина
Р, ПрИ КОТОрОЙ достигается Ушах-
Реологическое поведение предельно концентрированной суспензии с зернистым наполнителем по данным, полученным на мобилометре, для двух значений С„ показано на рис. 35. Разница в значении С„ на 0,02 приводит
93
к резкому отличию реологических кривых. Если при С„=0,84 отмечается тенденция перехода суспензий в твердообразное состояние (кривая 2), то при С„=0,82 достигаются значительно большие значения V, возрастающие с увеличением Р, и система приобретает равновесную скорость деформирования.
Реологические кривые крупнодиспероных суспензий кварцевого стекла, полученных одностадийным методом для случаев различной концентрации, показаны на рис. 36. Существенную дилатансию проявляет суспензия с С„=0,86, незначительную — суспензия с С„= = 0,805. Суспензия же с С„=0,78 по своему поведению
Рис. 36. Зависимость скорости сдвига и вязкости от напряжения сдвига для крупнодиспереиых суспензий кварцевого стекла с различной концентрацией: і — —0,78; л^-0,86; -0,805; п^-0,89; — 0,86;
близка к ньютоновской, ее вязкость при увеличении Р с 65 до 2600 дин-см-2 повышается только на 1,5 П. Между тем для предыдущих суспензий БЮг, пелученных суспендированием, ярко выраженная дилатансия проявлялась при значительно меньших значениях С„.
Указанная закономерность зависимости дилатансии от «„ подтверждена [78] не только для суспензий кварцевого стекла, но и для суспензий синтетического и кристаллического 5Ю2, А120з (корунда). На рис. 37 представлены обобщенные данные по зависимости дилатансии этих суспензий от значений их С„ и «„. При этом в качестве меры дилатансии принято увеличение (прирост) вязкости суспензий при десятикратном увеличении величины напряжения сдвига— от 65 до 650 дин-см-2-
94
В зависимости от Ёида суспензии дилатансия проявляется в широком интервале значений С„ от 0,55 до 0,85. Однако если рассматривать относительную степень их концентрации, то дилатансия начинает проявляться только при значениях «и, превышающих 0,75. Для большинства же суспензий существенный рост дилатансии наблюдается в области п„, превышающей 0,85.
-р-
75/7
Рис. 37. Зависимость показателя дилатансии от объемного содержания твердой фазы, относительной степени концентрации н объемного содержания кинетически свободной дисперсионной среды суспензий: /—глинозем; 2 —кварцевое стекло (суспензия, полученная суспендированием, с частичной стабилизацией); 3 — кристаллический кремнезем; 4 — синтетический кремнезем; 5 —кварцевое стекло (крупнозернистая стабилизированная суспензия, полученная одностадийным методом с насыщением)
Склонность к дилатантному течению в большой степени зависит от дисперсности, степени полидисперсности твердой фазы, формы зерен, степени стабилизации суспензии, технологии получения и других факторов. Это хорошо подтверждается данными по поведению двух суспензий кварцевого стекла (кривые 2 и 5, рис. 37). Если у суспензии, соответствующей кривой 2, существенная дилатансия проявляется при значениях С„ и га„
95
соответственно 0,65 и 0,80, то для случая Другой суспензии (кривая 5) сна сдвигается в область значительно больших значений указанных величин. Указанное отличие обусловлено различной технологией получения суспензий, дисперсностью твердой фазы и степенью стабилизации. Все факторы, способствующие увеличению показателя Сь спи (повышают и значение С„ суспензии, при котором проявляется дилатансия.
Анализ экспериментальных-данных, суммированных на рис. 37, показывает, что механизм дилатансии определяется недостаточным объемом кинетически свободной дисперсионной среды С„Сгп в процессе деформации суспензий. Процесс деформирования таких суспензий приводит- к образованию непосредственных контактов и формированию структурной сетки, межчастичный объем которой больше исходного [77, 78].
