Кварцевая керамика - Пивинский Ю.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Величины коэффициентов газопроницаемости колеблются в пределах от 1,4- Ю-10 до 72- Ю-10 (л-см)/(см2-сХ Хкг-см-2) для образцов с плотностью от 2,01 до 2,10 г/см3. С повышением температуры до 1200°С коэффициент проницаемости уменьшается на 20—50 %, что связано с увеличением вязкости газа. На основании данных по газопроницаемости и кажущейся пористости был рассчитан средний размер капилляров.
Размеры капилляров, рассчитанные по газопроницаемости и пористости материала, колеблются в пределах (1—6) • Ю-3 мкм. Следовательно, исследуемая кварцевая керамика характеризуется весьма малыми размерами проницаемых капилляров.
Эрозионная устойчивость
При использовании кварцевой керамики для скоростных летательных аппаратов важным свойством является стойкость к эрозии, в частности к дождевой и пылевой. Она является функцией твердости и прочности. Кварцевая керамика обладает повышенной твердостью, но имеет малую прочность. Поэтому по эрозионной стойкости она значительно уступает окиси алюминия.
Это подтверждается приведенными в работе [204] экспериментальными данными. Сравнительным испытаниям были подвергнуты конусы длиной 32,5 см с диаметром основания 14 см. Длина зоны дождя составляла 760 м, размер дождевых капель 2 мм, скорость их падения составляла 5 см вод. ст. в час. Конусы устанавливались на ракетной тележке; скорость движения тележки составляла 885 м/с в зоне дождя. Было найдено, что хрупкие керамические материалы — окись алюминия и ситаллы не эродируют, а катастрофически разрушаются,
Исключение составляет кварцевая керамика, эрозия которой протекает с постепенным уносом массы. Причиной этого является ее пористость и зернистая структура.
Глава IV
Применение кварцевой керамики
Кварцевая керамика может быть использована во многих областях, где используется обычное кварцевое стекло, а также там, где применяется тонкая керамика или обычные огнеупорные керамические материалы. Систематические сведения по применению кварцевой керамики в литературе отсутствуют. Многие же из сообщений носят рекламный характер. Кварцевая керамика используется преимущественно в новых или специальных областях применения Керамических материалов. Последнее обусловлено тем, что многие новые области применения керамики возникли лишь за последние годы и здесь потребовался материал с отличной термостойкостью, постоянством электрофизических свойств, высокими теплоизоляционными свойствами и способностью сохранять свои размеры при высоких температурах. Из всех известных керамических материалов этим требо-ваниям в наибольшей мере соответствует кварцевая керамика, что и обусловило ее применение для этих целей.
Кварцевая керамика находит применение в качестве огнеупоров как общего, так и специального назначения, для ракетно-космической техники и в ряде других областей [|15, -65].
ПРИМЕНЕНИЕ В КАЧЕСТВЕ ОГНЕУПОРОВ
(Кварцевая керамика применяется, как правило, при режимах (температура, время), не превышающих точку перехода в кристобалит. В некоторых случаях, однако, целесообразно в процессе службы производить превращение керамики из аморфного в кристаллическое состояние, благодаря чему повышаются ее эксплуатационные свойства и значительно расширяется интервал температур службы. Температурный интервал службы изделий из кварцевой керамики обязательно должен вы-
243
2*2
бираться с учетом его продолжительности, режима работы, типа и чистоты применяемого материала. К примеру, несмотря на весьма высокую температуру службы кварцевой керамики при использовании ее в качестве дозаторов для непрерывной разливки стали (1490—1510"С), последняя весьма эффективна ввиду как малой продолжительности режима (до 1 ч), так и однократности применения. Использование кварцевой керамики в качестве теплоизоляционных огнеупоров -особенно эффективно при высоких температурах в течение сравнительно коротких промежутков времени (до 50—70 ч). По мере увеличения времени или температуры службы происходит образование кристобалита. Существенное содержание последнего повышает теплопроводность кварцевой керамики вследствие образования на границе зерен кварцевого стекла кристобалита.
Вредное влияние образовавшегося кристобалита не проявляется при высокой температуре, так как изменение объема при фактическом переходе кварцевого стекла в кристобалит не происходит вплоть до 180—270°С. В связи с этим кварцевая керамика успешно может применяться и в тех случаях, где температура и продолжительность ее эксплуатации приводит к существенной или полной кристобалитизации материала при однократной службе.
Кварцевая керамика в ряде случаев может быть успешно применена вместо других огнеупорных материалов. Применение ее является эффективным в качестве теплоизоляции печей и тепловых агрегатов, для термостойких деталей.
В качестве огнеупоров применяют кварцевую керамику нескольких видов: теплоизоляционную с высокой пористостью — кварцевая пенокерамика, со средней пористостью, высокоплотную и керамику на основе зернистых масс. Каждый из этих видов керамики может иметь различные области применения.
