Кварцевая керамика - Пивинский Ю.Е.
Скачать (прямая ссылка):
материал на основе более пористых отливок при этих температурах обладает пористостью 7 и 18% (кривые /, 2). Заметное спекание кварцевой керамики отмечается при температурах выше 1150°С и интенсивное — выше 1200—1250°С.1 Заметное же упрочнение кварцевой керамики (в два-три раза по сравнению с прочностью отливок) отмечается уже после термообработки при 600— 700°С.
173
'Как следует из сравнения данных, представленных на рис. 83, 87, спекание материала из высокоплотных отливок (кривые 3, 4) заканчивается до начала его кристаллизации, в то время как для спекания более пористых отливок (кривая 1) требуется температура, превышающая таковую для начала кристаллизации с выдержкой 1 ч. Образцы, полученные из пористых крупнозернистых отливок (кривая /), обожженные.при 1350%;, обладали повышенным по сравнению с кварцевым стеклом КТР.
С повышением температуры спекания до 1400°С продолжительность спекания резко уменьшается. Последнее показано на рис. 89 для среднезернистых отливок. Для проведения указанных экспериментов образцы предварительно нагревались до 900°С, а затем помещались^ печь с температурой 1400°С, т. е. в данном случае отсутствовало неизотермическое спекание. При всех временах спекания отмечается незначительная разница в показателях истинной и кажущейся пористости.
Параметром режима обжига, объединяющим температуру и время, является скорость нагрева. Скорость нагрева, особенно в интервале температур от 1000°С до максимальной, может существенно влиять на скорость спекания, кристаллизацию и прочность кварцевой кера-
1150 1200 1250 1300 1350 1150 1200 1250 1300 1350
Г. "С
Риг.. 90. Зависимость прочности при изгибе (а) и пористости (б) кварцевой кера-мки от температуры обжига (выдержка 1 ч) для образцов, полученных из нестабилязированной (/) и из стабилизированной среднедис-персной суспензии рс =1,91 г/см3 (2)
мики. Обусловлено это тем, что в указанном интервале при продолжительных (со скоростью 50—|100°С/ч) временах подъема температуры увеличивается склонность материала к кристаллизации.
Керамика, обжигающаяся с повышенной скоростью нагрева, обладает меньшей склонностью к кристаллизации. Это можно объяснить тем, что при повышении скорости нагрева уменьшается количество образовавшихся центров кристаллизации. Оптимальной скоростью нагрева кварцевой керамики при температуре выше 1000°С в зависимости от габаритных размеров, требуемой плотности материала и конечной температуры спекания следует считать 300—500°С/ч.
При спекании материала, полученного шликерным литьем, существенное влияние на скорость процесса оказывает стабилизация исходной суспензии. В качестве примера на рис. 90 показана зависимость оИзг и Пи от температуры спекания для отливок, полученных из исходной и стабилизированной суспензий. Отливки из стабилизированной суспензии обладают не только меньшей пористостью (на 2— 2,5%), но и значительно большей скоростью спекания при температурах выше 1200°С.
Существенная разница наблюдается м для показателей (Тизг- При этом для материала на основе отливок из стабилизированных суспензий, при равной пористости
наблюдается большая прочность. Например, при пористости материала 6% в случае отливок из нестабилизиро-¦ванной суспензии аИЗг составляет 530 кгс/см2 для отливок из стабилизированной суспензии 750 кгс/см2. Увеличенная скорость спекания отливок из стабилизированных суспензий объясняется, вероятно, более равномерной и плотной упаковкой твердой фазы, что обусловливает н меньший размер их пор. Характерно, что увеличение продолжительности стабилизации от 3 до 10 суток на кинетику спекания не влияет.
В результате сравнительного изучения спекания образцов, отформованных на основе порошка одной партии методами горячего литья и шликерного литья из суспен-
1100 1150
1200 1250 1300 1350
Рис. 91. Зависимость истинной пористости кварцевой керамики от температуры спекания (выдержка 1 ч) для образцов на основе среднедисперсного порошка (до 5 мкм — 32%); >60 мкм —0,6%), полученных горячим (/) и шликериым литьем (2)
175
1 74
зий, полученных суспендированием, не было отмечено существенной разницы в скорости спекания (рис. 91). Имеющаяся разница в пористости полуфабриката, отформованного различными методами, сохраняется в большом интервале температур спекания и только при 1350°С она уменьшается.
Существенное влияние на скорость спекания кварцевой керамики имеет дисперсность кварцевого стекла. Влияние степени дисперсности исходного порошка для получения прессованной кварцевой керамики на спекание и прочность, по работе [31], показано ъ табл. 11.
Таблица 11. Влияние степени измельчения порошка
и температуры обжига на спекание и кристаллизацию образцов
Удельная поверхность, см"/г Температу-эа обжига, °С Линейная усадка, % Плотность, г/см3 Кажущаяся пористость, % Прочность на сжатие, кгс/см' Пористость на изгиб, кгс/см*
3100 1150 1220 1270 1300 1350 Обжиг 6 0,2 0,2 2,2 3,1 3,9 силитово 1,45 1,45 1,53 1,55 1,58 й печи 34,1 34,2 30,8 30,0 30,5 31 100 359 17 48 94 74 56
9800 1150 1200 1270 1300 1350 0,5 3,7 5,8 9,0 9,2 1,47 1,58 1,73 1,86 1,88 33,2 28,5 21,8 16,9 16,8 104 326 673 45 94 187 179 117
