Пивинский Ю.Е., Ромашин А.Г. - Кварцевая керамика (1049256), страница 23
Текст из файла (страница 23)
е ратуре и, ики ср' псах а — '* ики и а,е Материал А1тОа 20, 0,9 — 1,1 1,52 б — 8 25 — ЗО ]113] 31 [1!4] 0,37 0,20— — 0,40 0,31 0,32 0,30 0,37 0,47 0,50 0,58 0,68 0,74 0,78 0,82 Т)С хгС 7гвг Мо 810в (крист.) 810в (кв. ст.) $10в (кв. ст.) ЗгОя (кв. ст.) Згбв (кв. ст.) сПОв (кв, ст.) 3!Оя (кв. ст.) 6,1 3,9 3,66 40вгв до 2 мкм 40а4 до! мкм 3,! 1,7 3,2 5,4 40 44,5 45 — 50 43 — 45 30 ЗО ЗО 18 17 13 [115! [115] [116] [117) 119] [20] ~зя! [73] 173) 34 40 40 60 !5 63 200 '1 7,15 1О 14,3 10 [73] б" Зак ЗЮ 13! 1!ой и ие сддержащая крупных фракций, даже в случае малой плотности дает относительно равномерное распределение зерен и, как следствие, одинаковую плотность отливок.
Приведенное объяснение, видимо, справедливо также и для других керамических суспензий. Так, например, 1,00 15 !7 - !В !В 90 ,ос', г/смз Рнс. бб. Завясниоств птотностн отливки от плот- ности стопеивна ива рневото стекла: à — кртгсяолнспврсиая; à — среинелиспврсная; 3— топкодиоппроная известно [114~, что для суспензнй ХГОя, несмотря на из- менения их влажности от 20 до 40о)б, плотность отливки остается постоянной (3,37 — 3,38 г/смз).
При этом исполь- зовалась тонкодисперсная суспензия с г[,р= 1,52 мкм. Влияние дисперсности зернового распределения и зернистого наполнителя Основным фактором повышения плотности керамического полуфабриката обычно является подбор оптимального зернового состава. Последний предполагает наличие в массе определенного содержания зерен различных размеров. Однако применительно к процессу шликерного литья возможности в данном отношении являются значительно меньшими, чем, например, при прессованни [100]. Обусловлено это тем, что прн наличии крупной фракции, являющейся необходимой для достижения плотной упаковки, суспензни могут проявлять повышен- ную осаждаемость (напрнмер, при литье окисной керамики и поэтому стремятся к тому, чтобы размер частиц в суспензиях находился в пределах 0 — 10 мкм [1221.
Таким образом, применительно к процессу литья вопрос в выборе оптимального, с точки зрения плотной упаковки твердой фазы, зернового состава должен решаться комплексно с повышением седимеитацнонной устойчивости суспензий. Насколько нам известно, в такой постановке данный вопрос вплоть до появления работ [61, 73] спецнально не рассматривался. Керамические суспензии, как правило, характеризуются относительно низкой концентрацией и сравнительно высокой пористостью получаемого из ннх полуфабриката [! 13 — 117]. Применительно к шликерному литью кварцевой керамики ставилась задача достижений высокой плотности отливки за счет комплексного регулирования характеристик суспензий и процесса литья [61, 731. При этом установлено, что основными факторами, определяющими коэффициент упаковки твердой фазы, являются: дисперсность и зерновое распределение, реологические свойства; концентрация и способ подготовки суспензин, степень стабилизации.
Дополнительным резервом повышения Ктп является применение прн литье вибрации. Исследования плотности отливок были проведены на трех различных по дисперсности стабилизированных су- l 'Г,а б л и ц а 7 Характеристика сусиензнб и отливок нз различнмк керамических материалов спензиях. Основные характеристики дисперсности (гсср, у(„*,, показатель полидисперсности й„[62[) и пористость отливки привелены в табл. 7.
При этом тонкодисперсная суспензия (1) была получена одностадийным способом. среднедисперсная (2) и крупнодисперсная (3) — одностадийным с предельным насыщением. Для сравнения н табл. 7 представлены аналогичные литературные данные и для некоторых других керамических суспензий. Как следует из данных табл. 7, самые высокие пока затели С, суспензии и низкая пористость получены для суспензий кварцевого стекла. Меньшая пористость отливок кварцевой керамики, по [73'1, в сравнении с данными других работ, по [20, 42), обусловлена в основном отличной технологией получения суспензий. Как следует из табл. 7 по данным работы [731, с ростом дисперсности твердой фазы суспензии ее полилисперсность йп уменьшается, а пористость возрастает.
Обусловлено это несколькими факторами. Прежде всего с ростом лисперсности твердой фазы растет количество связанной воды, что влияет и на степень упаковки. Кроме того, указанная закономерность хорошо объяснима и понятием «эффективного> объема частицы [122). Чем меньше диаметр частиц, тем больше отношение эффективного объема к объему частицы.
К примеру, для частиц диаметром 10 и 0,1 мкм это отношение составляет, соответственно 1,012 и 2,74 (если принять силовую оболочку толщиной о 200 А). Этим же объяснимо обычно отмечающееся повышение вязкости суспензий с повышением дисперсности твердой фазы. Характерный пример влияния дисперсности на йу можно привести на суспензиях аморфного коллоиднодисперсного (г(,р — 0„01 мкм) синтетического 81Ои— аэросила.
На основе аэросила возможно получить суспензии с С, не более 0,18 и отливки с А, в пределах 0,25 — 0,30 [80). При подборе оптимальных зерновых составов различают два основных принципа подбора уклалок, направленных на максимальное снижение нх пустотности: непрерывные укладки, основанные на непрерывном заполнении объема зернами всех размеров от некоторой верхней границы до размера, близкого к нулю, и прерывные укладки, у которых между зернами определенных заданных фракций зерна промежуточных размеров отсутствуют [1001. Первый принцип подбора зернового сос- 132 Р Дг 84 РР РР ГР Ркгноюеное рплнера Ргрпкцоа к гу где Р— масса фракции частиц, в процентах от общего количества; х — максимальный размер частиц этой фракции; ппгил — максимальный размер частиц смеси.
Для достижения меньших показателей пористости отливки, с одной стороны, и разработки формования особо крупногабаритных и толстостенных изделий, с другой, изучено также влияние на плотность отливки зернистого наполнителя [73]. В качестве основной, мелкодисперсной, использована суспензия с зерновым составом, показанным на рис. 14 (кривая 2). В качестве наполнителя были выбраны фракции 0,4 — 1,0 мм или 1,0 — 1,2 мм.
Зависимость плотности отливки от содержания крупной фракции показана иа рис. 65. Показанная на рисунке зависимость до определенного содержания крупной фракции выражается прямой, описываемой уравнением Ро,л = Чги+(1 ) Ра (56) где р„, — плотность отливки с зернистым наполиителем; 133 тава в процессе шликерного литья является доминирующим. Выбранные укладки характеризуют и по относисительному зерновому распределеншо. Последнее показывает процентное соотношение различных групп фракций по отношению к . зз максимальному размеру.
На рис. 64 показана об- Й и ю ласть относительного зерно- й «Р вого распределения соста- 4 вов, позволяющих получать высокоплотные отливки кварцевой керамики с пористостью 10 — 13о)р при обычном литье и 8 — 1!Р/и с при- Риг. ОЕ Оллисгь огносигглнно- менением вибрации (611 ° го зерноижо рнспрсдгления сусОптимальная область зер пензии яялрпенога сгеялл длн получения иььсоноплогннк Оглиновых составов находится в широких пределах отношений различных фракций. Опа близка к расчетной по известной формуле Лндреазена [1061 Р = 100 (х/у(~яя), (55) фн — удельная концентрация зернистого наполни- теля в отливке, г/см', р„— плотность отливки, полученной из исходной суспензии (без добавки крупной фракции).
г,пг ,1,ВВ 194 199 ' П 19 гв 39 49 ВП ПП спйврзтпние крупной рракцон, % Рнс. Иа. Заонсиыость плотносзн отливки от сснерзтзния зернистой 1кркпиой) фракции: т — расеетные знзеенин; а — зкснервиевтальные значения Как следует из рис. 65, экспериментальные и расчетные данные р„имеют близкие значения. Прямая зависимость роста р„наблюдается до значений ф,= =60 — '65% Существенное увеличение плотности отливок, полученных методом «вибролитья», отмечалось в работе [38) при введении в суспензию зернистого наполннтеля. Если отливки на основе тонкодисперсной суспензия обладали плотностью 1,59 г/см', то при введении 50% (по массе) фракции 0,25 — 0,5 мм р„н повышалось до 1,65 г/смв, а 0,5 — 1,0 мм — до 1,68 г/см'.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
