Кварцевая керамика - Пивинский Ю.Е.
Скачать (прямая ссылка):
/—-кратности пеномассы «пм: 2— предела текучести, Рк;
д — плотности пеномассы рп
- объемного заполнения
сушке и обжнте; ^05щ: 6 — минимальной вязкости ^пеномассы і); ' 7 — истинной пористости пенокерамики; 8 — вязкости Исходной ісуспензнн і) (исходная суспензия — тонко-дисперсная; рН=11,2; пена — без стабилизатора; в пеномас-се на 100 г твердой фазы 400 ом3 пены; обжиг 1280ЭС в течение часа)
равной влажности, причем характер ее возрастания с ростом рс более пологий. С увеличением плотности (уменьшением влажности) суспензии уменьшаются значения общей объемной усадки при сушке и обжиге. Максимальные значения пористости материала (75%) достигаются при рс = 1,85 г/см3 (кривая 7). Как следует из кривых /, 3, 4, этой плотности суспензии не соответствуют минимальные значения СгщМ, рпм и максимальные пп-
155
Для случая средне-зернистых суспензий и стабилизированных пен (см. рис. 80) максимальные значения пвм, гк1 и минимальные для рп и С„Пм достигаются в интервале плотности суспензий 1,70—1,75 г/см3. Этому же интервалу плотности суспензии соответствуют и минимальные значения пористости пенокерамики (кривая 4). Как и в
5,2
4,0
с;
2,8
046
Г 7,2 г 210
- 0,9 -§ по'
*: -о-/30 *с (
- 0,5 - 90
- 85 9'
¦ 75
ж
- 55 0
У \
2 / \\
3 Р—^—* —^ >/ [О4
?7^ 4 5 к» \ \
\ > < /
±-¦ 6 >-¦—ч \
1,60 1,65
110 1,75 рс,г/см3
1,80 1,65
Рис. 80. Зависимость параметров пеномассы и Керамики от плотности исходной сутапекзнн:
4 — П ; 5 —У
1 — п ; 2 пм
V3"
<!!?!^?лая суспензня — среднеднсперсная, > 50 мкм — 4% рН —12,0, пена—с добавкой 0,5 метнлцеллюлозы; в пено-т1л«Д На 100 г тверд°й Фазы 400 см3 пены; обжиг при 10804: в течение часа)
предыдущем случае, с увеличением рс уменьшается общая усадка.
Из приведенных на рис. 79, 80 данных следует, что реологические характеристики пеномасс или суспензий являются определяющими. К примеру смещение оптимального интервала рс в сторону суспензий с меньшей плотностью для случая, показанного на рис. 80, обусловлено существенным увеличением вязкости как пены, так и пеномассы при введении метнлцеллюлозы. Резкое увеличение рпм (уменьшение дпм) при высоких значениях рс обусловлено высокой вязкостью исходной суспензии.
Оптимальной для получения пеномасс являются суспензии с вязкостью в пределах 0,5—1,0 П. Наличие определенной величины предела текучести Рк1 придает пено-массам структурную прочность, необходимую для их устойчивости. Недостаточная величина Рк1 приводит к повышенной усадке пеномассы при сушке.
Как ' известно [166], деформируемость (растекае-мость) дисперсных систем под действием собственной массы может быть оценена посредством определения показателя «критической высоты формоохраняемости Zкp. под которым принимается отношение предела текучести к плотности системы, т. е.
гкр = р*,/р см. (б!)
В момент извлечения пеноотливки из формы показатель 1щ, должен быть не меньше ее высоты. В противном случае будет наблюдаться растекаемость (деформация) полуфабриката в нижней части. В связи с этим существенной характеристикой пеномасс является временная зависимость их Р^, определяющая тем самым необходимую продолжительность пребывания отливки в форме. При использовании пеномасс с оптимальными характеристиками необходи мая величина достигается через 2—3 ч после формования. Величина Рк, резко возрастает по мере высыхания пеномасс. Однако интенсификация сушки ч начальный период посредством повышения температуры (даже до 40—50°С) недопустима. Вызвано это тем, что с ростом температуры уменьшается как Рк„ так и вязкость суспензий, что приводит к разрушению структуры пеноотливки.
Основным отличием результатов, полученных при использовании высококонцентрированных суспензий, по сравнению с имеющимися сведениями как для кварцевой пенокерамики [34], так и других ее видов [164], является значительно меньшая влажность пеномасс с оптимальными свойствами и, как следствие, малые объемные изменения системы как на стадии литья (сушки), так и спекания. К примеру, если оптимальные свойства пеномасс из А1203 достигаются [164] при объемном содержании воды 80% (влажности 50%) в исходных суспензиях, для кварцевой пенокерамики 69%, то в данном случае возможно получить пеномассы из суспензий с объемным содержанием воды 30—36% (влажностью
157
156
15—18%). В связи с этим представляется возможным существенно ускорить процесс сушки. Одновременно уменьшается склонность пеноотливок к синерезису, а материал обладает повышенной однородностью.
Усадка отливок в процессе сушки может быть понижена до 2—5% (объемн.) против 30—50%, по известным данным [164].
Плотность упаковки твердой фазы в каркасе пеноот-ливки при этом находится в пределах 0,80—0,85, что позволяет производить полное спекание материала со сравнительно низкими объемными изменениями (до 15— 20%), без заметной кристаллизации и с пустотноспек-шимся каркасом. Даже частичное спекание (с объемной усадкой 2—5%) кварцевой пенокерамики приводит к возникновению закрытой пористости. Для керамики с характеристиками и режимами спекания, указанными на рис. 79, 80, закрытая пористость достигала 30%.
