Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Вест А. -> "Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 2" -> 97

Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 2 - Вест А.

Вест А. Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 2: Пер. с англ.. Под редакцией академика Ю.Д. Третьякова — М.: Мир, 1988. — 336 c.
ISBN 5-03-000071-2
Скачать (прямая ссылка): chem_t_v.pdf
Предыдущая << 1 .. 91 92 93 94 95 96 < 97 > 98 99 100 101 102 103 .. 124 >> Следующая

264
20. Огнеупорные материалы
упорные материалы содержат в виде примесей СаО, А120з, Fe203 и Si02, поэтому в ходе прокалки происходит частичное плавление огнеупоров. Заметное облегчение спекания MgO (которое проводят при умеренных температурах), видимо, связано с появлением жидкой фазы, а также с образованием твердых растворов на основе периклаза (MgO), в которых часть атомов магния замещается атомами алюминия и железа.
Использование в качестве исходного сырья доломита приводит к некоторым неприятным последствиям. Дело в том, что после обжига доломита образуется весьма гигроскопичная смесь оксидов с высоким содержанием оксида кальция. Прокаливание образовавшегося материала лишь незначительно снижает его склонность к гидратации. Для борьбы с этим явлением используют два метода: во-первых, обожженный продукт можно покрывать специальной смолой, надежно изолирующей поверхность материала, во-вторых, в керамику вводят добавки, которые при нагревании связывают свободный оксид кальция. В качестве такой добавки можно использовать серпентин 3MgO-2Si02-2PI20, который взаимодействует с СаО с образованием СазБЮб (и форстерита Mg2Si04).
Хромомагиезитовые огнеупорные материалы применяют для футеровки доменных печей. Оксид хрома Сг20з является жаростойким соединением с температурой плавления 2275 °С. В природе в состав хромовых руд обычно входит ряд других оксидов. Как правило, хром присутствует в виде шпинелей АВ204, где А — магний и железо(II), а В — алюминий, железо (III), а также хром. Второй сопутствующей фазой в хромовых рудах является фаза, близкая по составу серпентину. При нагревании хромовых руд до ~1400°С серпентин теряет воду, а все железо(II) окисляется до Fc203. Последний может взаимодействовать с MgO из серпентина с образованием дополнительного количества шпинелыюй фазы- При этом серпентин обедняется оксидом магния и возникает менее жаропрочная богатая Si02 жидкая фаза. Поэтому добавление MgO к хромомагпезитовым огнеупорам преледе всего необходимо для удаления этой богатой Si02 жидкой фазы путем ее взаимодействия с MgO, в результате образуется более жаропрочная фаза — форстерит Mg2Si04 (рис. 20.3, д).
Кроме перечисленных выше областей применения огнеупорных материалов, некоторые из них, имеющие строго контролируемое содержание примесей, находят применение в особых отраслях техники. Так, упоминавшийся ранее спеченный оксид алюминия используют, например, при изготовлении свечей зажигания, гнезд клапанов, обжимных устройств для волочения проволоки и т. п. Муллит, получаемый по реакции А1203 (боксит или байернт) с Si02 (кварц или фарфоровая глина), используют для производства тиглей, трубок пирометров и т. п. Форстерит, плавящийся при 1890 °С, применяют в качестве формовочного песка при разливке стали. Форстерит встречается в виде минерала, в котором магний частично замещен па железо (II). Он может быть получен путем прокаливания MgO с тальком 3MgO-4Si02-H20 или более часто с серпентином 3MgO-2SiO2-2H20. Изделия из стеатита получают из смеси талька и глины. Pix используют в качестве электроизоляционных материалов. Количество глины, необходимое для получения стеатита, невелико, и основным продуктом прокалки является клипо-еистатит — одна из полиморфных модификаций MgSi03. Другой ценный электрокерамический материал — кордиерит 2MgO-2Al203-5SiO2, имеющий очень низкий коэффициент термического расширения и, следовательно, проявляющий устойчивость к резким изменениям температуры. Его можно также получить из смеси талька с глиной путем введения небольших добавок А120з или силлиманита AI2Si05.
Диоксид циркония Zr02 — весьма перспективный огнеупорный материал, температура плавления которого составляет ~2700°С. Однако при нагревании он часто растрескивается из-за изменения объема, которое сопровождает переход моноклинной модификации Zr02 в тетрагональную. Моноклинный Zr02 имеет плотность 5,56 г/см3, а более высокотемпературная тетрагональ
20.8. Сиалоны — нитридные огнеупорные материалы
265
мая фаза —6,10 г/см3. Поэтому при нагревании происходит сжатие материала на 9% его объема. Фазовый переход н, следовательно, растрескивание можно предотвратить путем добавления 10—20% СаО, MgO или УцОз. Эти добавки стабилизируют кубическую высокотемпературную модификацию 2г02 (устойчивую в отсутствие добавок лишь при температурах выше 2400 °С). Образующиеся твердые растворы стабильны при гораздо более низких температурах, чем чистый 1т02. Формулу твердого раствора на основе оксидов циркония и кальция можно записать в виде Сал-2г|_Л-02-.*. Такая запись предполагает, что замещение 2тл+ на Са2+ идет с образованием кислородных вакансий (гл. 10). При циклическом нагревании — охлаждении стабилизированный диоксид циркония обратимо расширяется и сжимается. Фазовых переходов, разрушающих керамику, при этом не происходит. Такой диоксид циркония широко применяется в качестве твердого электролита в высокотемпературных электрохимических источниках тока и в кислородселективных электродах; применение стабилизированного диоксида циркония в качестве твердого электролита связано с высокой подвижностью в нем кислородных вакансий (гл. 13).
Предыдущая << 1 .. 91 92 93 94 95 96 < 97 > 98 99 100 101 102 103 .. 124 >> Следующая
Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed