Старение муллито-циркониевой керамики с золь-гель предысторией при термоциклировании

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Старение муллито-циркониевой керамики с золь-гель предысторией при термоциклировании

Целью настоящих исследований являлось изучение фазового состава муллитоциркониевой керамики на основе разработанных ранее ультрадисперсных порошков с золь-гель предысторией и процессов ее старения при термоциклировании.

Исходные порошки готовили термообработкой при 900 ?С гелей на основе этилсиликата и водорастворимых солей алюминия и циркония [1].

В гетерофазном этилсиликатном золе заряженные мицеллы гидролизованных солей алюминия и циркония пространственно ориентируются и равномерно распределяются друг относительно друга. Медленная термообработка способствует реакции муллитообразования, одновременно тормозя синтез циркона [2]. В таких условиях диоксид циркония кристаллизуется в тетрагональной модификации за счет действия высоких местных давлений, возникающих при термодеструкции геля. Кристаллизация ZrO2 в тетрагональной модификации подтверждена методами рентгенофазового и петрографического анализа. Согласно результатам рентгеноструктурного метода анализа в порошках присутствуют твердые растворы ZrO2 в муллите.

Муллито-циркониевую керамику получали из низкообожженных порошков (800-900 ?С), когда их реакционная активность наиболее высока. Образцы оформляли методом полусухого прессования с применением ложной гранулометрии и различных связующих, варьируя величину давления прессования и температуру обжига (1400 - 1600 ?C).

Обожженная керамика содержала в преобладающем количестве муллит, ZrO2t , циркон и кристобалит (на графиках - М, Zt, ZS и S соответственно). Изменение фазового состава образцов в зависимости от температуры обжига приведено на рис.1.

Известно, что вещества с различной кристаллической решеткой по-разному поглощают г-излучение. На рентгенограмме дифракционные максимумы имеют тем меньшую интенсивность, чем сильнее вещество поглощает г-лучи. [3]. Также на интенсивность дифракционного максимума оказывают влияние такие факторы, как количество фазы, степень дефектности ее решетки и многие другие. В связи с этим по интенсивности полос на дифрактограмме многокомпонентного материала нельзя судить о количестве какой-либо фазы. Известна методика определения содержания каждой фазы в материале путем сравнения его рентгенограммы с рентгенограммами эталонов фаз, слагающих исследуемый материал. В нашем случае эталоны фаз, слагающих исследуемый материал с теми же предысторией и размерами кристаллов получить крайне сложно. В связи с этим было предложено изучать изменение фазового состава муллитоциркониевых образцов в зависимости от различных параметров косвенным путем, по изменению высот полос, не налагающихся друг на друга и не «зашкаливающих» на рентгенограммах, снятых в одном режиме (таблица).

Кривые содержания кристаллических фаз в муллитоциркониевых образцах в зависимости от температуры их обжига согласуются между собой: увеличение содержания двойных соединений сопровождается снижением количества одинарных оксидов (рис.1). Увеличение температуры обжига приводит к активизации синтеза циркона из кристаллических оксидов циркония и кремния, подавляя синтез муллита, по-видимому, за счет высокой реакционной способности слабо окристаллизованных диоксида циркония и кристобалита.

Таблица Дифракционные максимумы, выбранные для проведения исследований

Дестабилизации ZrO2t (модификационного перехода t>m) не происходит.

Термоциклирование обожженных образцов проводили при температурах 1000, 1200, 1350 ?С с выдержкой при максимальной температуре 2 часа, используя одинаковый режим нагрева и охлаждения всех исследуемых образцов (скорость подъема температуры - 5 ?С/мин, охлаждение - с печью).

Содержание кристаллических фаз в керамических образцах зависит, в основном, от начальной температуры обжига, а также от температуры обжига, а также от температуры термоциклирования и количества теплосмен (рис.2). С увеличением начальной температуры обжига образцов содержание муллита изменяется незначительно, и практически не меняется при увеличении числа теплосмен. Количество кристобалита в образцах резко снижается при повышении начальной температуры обжига и колеблется без определенной зависимости при увеличении числа теплосмен. Содержание тетрагональной модификации ZrO2 в образцах ощутимо снижалось с увеличением температуры обжига и термоциклирования, и практически не зависело от числа теплосмен. Количество циркона в образцах зависит только от начальной температуры обжига образцов.

Таким образом, основное влияние на синтез циркона при температурах термоциклирования менее 1200 ?С оказывает начальная температура обжига образцов. При температуре термоциклирования выше 1200 ?С дополнительный синтез циркона зависит, в основном, от температуры термоциклирования и количества теплосмен..

Рис.2. Изменение интенсивностей основных полос кристаллических фаз муллито-

циркониевых образцов в зависимости от начальной температуры их обжига.

Температура термоциклирования, °С : 1 - 1000, 2 - 1200, 1350.

Индексы: количество термоциклов.

Список литературы

термоциклирование керамика золь гель обжиг

1.Габрух А.М., Скородумова О.Б., Семченко Г.Д., Вернигора К.П. Синтез ультратонких порошков муллитоциркониевого состава золь-гель методом.//Стекло и керамика.- 1996.- №1-2.- С.27-29.

2.Семченко Г.Д., Скородумова О.Б., Нейковский С.И. Взаимосвязь процессов фазообразования в ультратонких порошках системы 3Al2O3.2SiO2 - ZrO2 и гелеобразования в золях этилсиликат - водорастворимые соли алюминия и циркония./ сб. науч. трудов ОАО “УкрНИИОгнеупоров им. А.С.Бережного”.- Харьков: Каравелла.- 2000.- №100.- с.95-100. 3.Я.С.Уманский, Ю.А.Скаков, А.Н.Иванов, Л.Н.Расторгуев. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. - М.: Металлургия.- 1982.- 632с.

Размещено на Allbest.ru