Пивинский Ю.Е., Ромашин А.Г. - Кварцевая керамика

ОГЛАВЛ Е НИ Е Прсзгисловие Ввсденне Условные обозначения 5 6 10 кварцевоы 13 15 18 © Издательопво «Металлургия», 1974 314!! †0 П 21 — 74 040(0!) — 74 !' Зан. Нц 8 Кварцевая керамяка. Гги В и я с к н й к7. В., Р о и а ш и н А Г, м., «Металлургия», !974. 264 с. Рассмотрены и обобщены литературные данные, практический опыт и результаты собственных исследований авто!юв по теоретическим основам технологии и спойствам нового керамического материала — кварцевой керамики. Изложены и проаналпзирспаны основные физико-химические, ноллоияпо-химические и реологические положения, являющиеся теоретической основой получения кварце. вой керамики.

Особое место уделено процессу шлякерного литья, Книга содержит отечественные и зарубежные данные по основным физико-механическим, теплофизическим, электричесзмм и оптическим свойствам квирцевой керамики; подробно освещены вопросы ее термостойкости. Даны основные сведения по применению кварцевой керамики в металлургии, химической промышленности, ракетной, апиационцой н атомной технике. Книга рассчитана иа широкий ируг читателей: научных работников, кспструктороз, инженеров и техников. Ил. 132.

Табл. 20, Список литл 231 назв. Ю зв й Е ф п мович ПИВИНСКИИ Александр Г ззрн лазяч РОМАШИН КВАРЦЕВАЯ КЕРАМИКА Редактор яздзтзльатзз В. И. Г а л я и а з з Художественный рад»агар Д. В. Орлов Тззннчзамвй редактор Е. Б. Вайнштейн Харразгары Н.

Н. Ш з ф тел ь в С. С. К оп « лаз з ч Переплет худажзязз К. И. Мплзззз Сдано з набор 3!!УП! !273 г. Падпнсзна з печать !бц !274 г. Т-ОМ24 Формат бумаги 34Х!Шип. Бумага тзпагрзйжззя М 2. Усл. пзч, л !З,зб Уч.-зэд. л, !4,3! Ж Издательство «Металлургия», П2034, Ма«аз», Г-34, 2-3 Обыдзвсззй азр., !4 г. Падал»аз. уз.

Кнразз, 23 Подольска« типография Сак зпа»нгрзфпраыз пзп Государственном комитете Совета Мази««раз СССР па делам яздзгзльагз, аалзгрзфпз и книжной торговли г. П зд»ьаз, ул. Кзразз, 23 Глаз а 1. Основные сведения о кремнеземе н стекле Однокомпонентная система кремнезема Кварцевое стекло Кристаллизация аморфного нремнезема Г л а в а П. Технология изготонлепия кварцевой керамики ..

24 Общие сведения о технологии........ 24 Сухое измельчение кварцевого стекла..... 29 Шликерное литье из водных сусличий.... 34 Общие сведения о шлинерном литье и овойопвах литейных суспензий...,....... 34 Мокрое измельчение кварцевого стекла (олиостадийиый метод получения суопензий).... 44 Йрупю методы получения суопензий,... 58 Стабилизации суспензий .

. . . , . . . . 63 Реологичеекие свойсвва суспензий . . . . . , 76 Седиментационная устойчивость суопензий . . . 102 Набор массы и скорость литья....... 113 -Плотность шликсриых отливок....... 125 Прочностные свойства отливок....... 140 Другие методы формовзния кварцевой ксрпмнни .

143 П(зессование....,........ 143 Термопластичное формолание........ 146 „ Элекпрофоретнческое формование...... !48 " Технология получения вьгсокопористой кварцевой керамики . . . . . . . . . . . . , . . . 449 Спекание нварцевой керамики . . . . . . . . 160 Теория спекания . . . . . , . . . , . ,' ', ~160 Взаимопаязь опекапия и кристаллнаацни .

. . !62 Влияние основных фпктс!ров на опенпние . . . 171 Горячее цреосование заварцевой кеармнки . . . '179 Г л а в а !П, Свойства кварцевой керамики . . . . . . . 181 Общие физичеппие свойства......... !8) Теплофнзические свойстпа..........,182 Тепдоемкость............., 182 Тсплопров едкость.............,184 Степень черноты.............

190 Коэффициент теплового расширения..... 194 ) Мсхаиичепиие свойства,....,..... 197 ' Про~ность при изгибе........... 198 Прочность при сжатии.......... 204 !Прочность при,растяжении...,,.... 205 Ллитель!(ая прочность...,,..... 206 Модуль у!Брун!сук.....,......

209 Козффицяент Пуассона...,....... 211 Пластическая деформация...,,...,, 2!2 23З 221 221 22З 23! 235 гвб 236 240 240 241 242 242 ПРЕДИСЛОВИЕ 243 249 ' 254 256 Тары остойкость Элекпричеокее свойства Элеиврнческое сопротивление Дивлектричсюкая проницаемость Дпвлекпрнчесвиа потери Оппмчеокие свойства Химпческая устойчивость радиационная стойкость Прочие свойства йбляция Высакотемпературная совместимость с окислами Гааопроницаемость Эроаиоинае устойчивость Г л а в а 1Ч.

Применение «варневой керамики Применение е качестве оснеупоров Применение в ~ракетно-космической текинце Другие области применения Список литературы В настоящей книге авторы ставили задачу осветить теоретические н технологические вопросы получения кварцевой керамики, ее свойства и применение.

Указанная задача решена как путем критического обобщения литературных данных, так и на основе результатов ряда собственных исследований. Максимальное внимание в книге уделено вопросам, связанным с технологией литья кварцевой керамики нз водных суспензий (шликеров). В особенности это касается методов получения и стабилизации,'реологических свойств, седиментационной устойчивости суспензий и плотности упаковки твердой фазы в отливках. Нам представляется, что указанная особенность в данном случае' является, оправданной, так как только в результате глубокого изучения и разработки технологии литья стало возможным получать плотные (в том числе крупногабаритные и сложные по форме) изделия из данного материала с улучшенными свойствами, Кроме того, некоторые технологические и теоретические вопросы, рассмот- ренцые,применительно к,получению кварцевой керамики могут оказаться полезными при разработке и совершенствовании процессов шликерного литья других керамических материалов.

Будучи первой н!опытной (как в отечественной, таки зарубежной литературе) обобщения данных в области кварцевой керамики, книга, разумеется, не свободна от недостатков. Авторы с признательностью примут критические замечания и пожелания читателей. Предисловие, введение, главы 1; П, 1Ч в данной книге написаны канд. техн. наук Ю. Е. Пивинским, глава П1— канд. техн. наук А. Г.

Ромашиным (раздел «Механические свойства» в ней — совместно с Ю. Е. Пивинским). В заключение авторы считают своим прятным долгом выразить благодарность Ф. Т. Горобцу, Н. В. Соломину, 3. Ф. Трифоновой, Р. Г. Макаренновой, В. Ф. Цареву, Т. П. Свояковой за обсуждение ряда вопросов, включенных в книгу, и участие в проведении экспериментальных работ.

Авторы выражают глубокую признательность Р. Я. Попильскому за ценные замечания, ~которые были учтены лри лодгоповке рукописи, и за .плодотворную дискуссию при выполнении целого ряда работ, вклю= чениых в книгу, ВВЕДЕНИЕ Кремнезем 8!О, является самым распространенным веществом в природе. По средним оценкам в земной коре содержится 58,3ааа кремнезема, причем в виде самостоятельных пород — около 1!2 % [~! — 7!. Искусственные материалы на основе кремнезема — силикатные стекла, цемент, бетон, огнеупоры, традиционные виды керамики, эмали и др. — играют большую роль в жизни человека и по масштабам производства стоят на одном из первых мест. ! Среди материалов, создаваемых на основе кремнезема, особое место принадлежит кварцевому стеклу.

Кварцевое стекло обладает комплексом ценных физико-химических свойств; термостойкостью, огнеупорностью, химической н радиационной стойкостью, прозрачностью в п1ироком диапазоне длин волн, высокимн элэктроизоляционными свойствами [6, 71. Способы получения изделий из кварцевого стекла резко отличаются от методов, принятых в технологии обычного стекла. Последнее обусловлено исключительно высокой вязкостью расплава кремнезема даже при температурах, превышающих 2000'С, и вместе с тем повышенной его летучестью.

Еще до недавнего времени изготовление образца оптически прозрачного бездефектного куска кварцевого стекла массой 1 кг представляло настолько трудную задачу, что стоимость изделий нз такого стекла приравнивалась к стоимости чистого золота [61. Еще большую' трудность представляет формование крупногабаритных и сяожных по форме изделий из кварцевого стекла. В связи с этим ведутся интенсивные поиски методов формования изделий из него.

В последние годы эта проблема успешно решается ! применением,прннцнпов керамической технологии, вследствие чего устраняются ограничения в отношении величины и конфигурации иэделий, получаемых иэ кварцевого стекла. В отличие от многих известных областей при. менения кварцевого стекла в оптике применение его в технике высоких температур в большинстве случаев не предъявляет каких-либо требований к его оптическим свойствам. Материалы, получаемые на основе кварцевого стекла по керамической технологии по сравнению с кварцевым стеклом, обладают, кроме того, повышенными термостойкостью и теплоизоляциоииыми свойствами, Первые сведения по изготовлению изделий из кварцевого стекла на основе его порошков и связки нз гелеобразцого кремнезема, согласно обзору [61, были изложены в патенте США! в 1926 г.

Согласно другому патенту ОША' н статье [91, изделия из кварцевого стекла предлагалось получать остекловыванием посредством кратковременной (10 — 15 мин) термообработки при температурах более 1600)С заготовок из кристаллического кремнезема, полученных по керамической технологии.