Архит._материал._-_Шеина_Ч1. Т. В. Шеина архитектурное материаловедение
 Скачать 23.57 Mb.
|
|
11.2 Сырьевые материалы и их свойства Основным исходным сырьем, используемым в производстве архитектурно- строительной керамики, являются глины. Глинами называют осадочные горные породы, образовавшиеся в результате механического разрушения от переменного воздействия температуры и воды, а также химического разложения от совместного воздействия воды и углекислоты полевошпатных горных пород (гранита, порфира, пегматита, сиенита, гнейса и др.). В простейшем случае этот процесс можно выразить так: K 2 OAl 2 O 3 6SiO 2 +СО 2 +2H 2 O → Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O + K 2 СО 3 + 4SiO 2 Ортоклаз Каолинит Поташ Песок Первичные или элювиальные (остаточные) глины отлагались на месте своего образования. Они содержат примеси остатков пород, из которых про- изошли (хрящ, кварцевый и полевошпатный песок). Вторичные осадочные гли- ны перемешивались с водой, ледниками, ветром и отлагались в относительно отдаленных местах от первичных глин. Вторичные глины отличаются большей дисперсностью. Большая часть глинистых минералов состоит из тетраэдров с располо- женным в центре атомом кремния (а) и октаэдров с расположенным в центре атомом алюминия (с). Тетраэдры образуют плоскую гексагональную структуру (b). Октаэдры в свою очередь тоже создают слоистую структуру (d) (рису- нок 144). 210 Рисунок 144 – Структура глин Кристаллическая решетка каолиновых глин (галлуазит, каолинит) состоит из пакета с тетраэдри- ческими и октаэдрическими 8 слоями. Разноименно заряженные слои пакетов притягиваются друг к дру- гу, что предопределяет прочное сцепление между ними. Эта группа глин впитывает и удерживает незначительное количе- ство воды (таблица 32, рисунки 145, 146). Кристаллическая решетка монтмориллонитовых глин (монмориллонит, бейделит) состоит из трехслойно- го пакета (двух тетраэдрических наружных и октаэдрического внутреннего). Сравнительно слабая связь между одноименно (отрицательно) заряженными пакетами обусловливает незначительную связь между ними, и, как следствие, они могут поглощать (разбухать) большое количество воды. Рисунок 145 – Струк- тура глинистых минералов в виде галлуазита. Пакет Т:О (Т – тетраэдры, О – октаэдры) Таблица 32 – Глинистые минералы 211 Наряду с глинистыми минералами в глинах встречаются: щелочные ок- сиды металлов – Na 2 O и K 2 O – снижают температуру спекания и кварцевый пе- сок – SiO 2 – снижает пластичность и улучшает сушильные свойства, но увели- чивает трещинообразование в процессе обжига. Полевые шпаты – снижают ог- неупорность глины; сернистый колчедан – FeS вызывает при обжиге появление выплавов черного цвета – мушек и ухудшает электрические свойства, что не- желательно для электротехнической керамики. Карбонаты – CaCO 3 , MgCO 3 об- разуют дутики, снижают огнеупорность и уменьшают интервал спекания глин; оксиды железа – FeO, Fe 2 O 3 различной степени гидратации – плавни, предают изделию окраску от кремового до темно-красного. Схема процентного распре- деления компонентов глинистого сырья представлена на рисунке 147, а область применения глин – на рисунке 148. Группа аллофана аморфной структуры Аллофан Al 2 O 3 SiO 2 nH 2 O совместно осажденный коллоид глинозема Al(OH) 3 и кремнезема SiO 2 nH 2 O Группа галлуазита Галлуазит Al 2 O 3 2SiO 2 4H 2 O Каолинит Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O Группа пирофил- лита Пирофиллит Al 2 O 3 4SiO 2 H 2 O Монтмориллонит (Al 2, Mg 3 )O 3 4SiO 2 H 2 O+nH 2 O Бейделлит (Al 2, Mg 3 )O 3 3SiO 2 H 2 O+nH 2 O нонтронит (Al 2, Fe 2 )O 3 4SiO 2 H 2 O+nH 2 O Группа гидрослюд и вермикулита Иллит K 2 O6SiO 2 2Al 2 O 3 2H 2 O·nH 2 O Мусковит K 2 O3Al 2 O 3 6SiO 2 2H 2 O Вермикулит (Mg, Ca) 0.7 (Al,Fe +3 ) 6 (OH) 4 (Si,Al) 8 O 20 H 2 O 212 Рисунок 146 – Структура глинистых минера- лов в виде пирофиллита. Пакет типа Т:О (Т – тетра- эдры, О – Октаэдры) Рисунок 148 – Распределе- ние глин по применению: 1 – для огнеупорных изделий; 2 – плиток для полов, канализационных труб и других каменных изделий; 3 – гон- чарных изделий; 4 – черепицы; 5 – клинкерного кирпича; 6 – обыкно- венного керамического кирпича Рисунок 147 – Схема распределения компонентов глинисто- го сырья Чем меньше размеры частиц, тем больше «удельная поверхность» мате- риала. От нее зависят адсор- бирующая способность, усадка, пластичность и связанность сырца, а также об- рабатываемость керамических масс, поведение при сушке, способность всту- 213 пать во взаимодействие при обжиге, плотность, поризация и механическая прочность (таблица 33). Таблица 33 – Гранулометрия глин По зерновому составу глины, характери- зующиеся значительным содержанием глини- стого вещества (частиц менее 0,005 мм), делят- ся на следующие виды. Высокодисперсные (фр. менее 0,001 мм – 60…80 %) – это огнеупорные глины; дисперс- ные (фр. менее 0,001 мм, более 50 %) – легко- плавкие и грубодисперсные (фр. менее 0,001 мм – 6…10 %). Пластичность глины – это способность глиняного теста принимать под влиянием внешнего воздействия желаемую форму без образования разрывов и трещин и сохранять ее при последующей сушке и обжиге. На этом основана возможность формирования глиняных изделий. Свойством, связанным с пластичностью, является усадка в процессе сушки сырца, которая объясняется испарением воды и соответственно умень- шением объема от 2 до 12 % в зависимости от содержания тонких фракций. Установлена взаимосвязь между пластичностью и воздушной усад- кой. Средне пластичные глины , с числом пластичности – 15…25 и водопотреб- ностью более 28 % дают усадку до 10…15 %. К ним относятся монтмориллони- товые глины. Они требуют введения таких добавок-отощителей как: кварцевый песок, молотый шлак, зола, молотая дегидратированная глина (прошедшая тер- мообработку при температуре 700…750 о С) и шамот (специально обожженная глина при температуре 1000…1400 о С, отходы керамзитового и аглопоритового производства, измельченный бой обожженных изделий – 40 %). Умеренной пла- стичности , с числом пластичности 7…15, водопотребностью 20…28 % и воз- душной усадкой 7…10 % – это лучшее сырье для строительной керамики. Ма- ло - пластичные глины , с числом пластичности менее 15, водопотребностью ме- нее 20 % и воздушной усадкой 5…7 % – это каолиновые глины. Они требуют введения пластифицирующих добавок – высоко-пластичных глин (бентониты) и поверхностно-активные добавок (СДБ, КОСЖК). Огневая усадка – изменение объема при обжиге. Огневая усадка колеб- лется от 2 до 8 %. Вызвана образованием легкоплавких соединений, переходя- щих в жидкое состояние при обжиге. Они, обладая силой поверхностного натяжения, стягивают частицы, вызывая их сближение и уплотнение. Совокупность процессов усадки, уплотнения и упрочнения глины с обра- зованием камнеподобного черепка при обжиге называют спеканием глины. Температурный интервал между огнеупорностью и началом спекания называют интервалом спекания. Большинство легкоплавких глин (огнеупорность менее 1350 о С) из кото- рых изготавливают кирпич и керамзит, имеют интервал спекания 50…100 о С. Каолин, % Размер, мкм Глина, % 6 6 2-1 2 2 1 1-0,5 3 1 7 0,5-0,2 1 6 6 0,2-0,1 1 2 - менее 0,1 3 9 214 Изделия из таких глин обжигают при температуре 900…1000 о С. Они имеют пористый, не спекшийся черепок (водопоглощение более 5 %). Тугоплавкие глины (огнеупорность 1350…1580 о С) используют для изго- товления облицовочного и лицевого кирпича, плиток для полов и коммуника- ционных труб. Изделия из таких глин обжигают при температуре 110…1300 о С, у них средняя температура спекания. Они обладают сравнительно плотным, ча- стично спекшимся черепком (водопоглощение 2…5 %). Огнеупорные глины (огнеупорность более 1580 о С) применяются для по- лучения фарфоро-фаянсововых изделий и огнеупорных материалов. Обжиг ве- дут до температуры 1400 о С. Изделия обладают плотным спекшимся черепком (водопоглощение менее 2 %). Вспомогательные компоненты. Помимо вышеперечисленных отощаю- щих и пластифицирующих добавок в состав керамических масс вводятся сле- дующие добавки. Добавка в керамическую массу плавней позволяет получать керамиче- ские изделия при более низких температурах. Зачастую плавни уже присут- ствуют в исходном сырье. В случаях искусственной подготовки сырьевой ших- ты их специально подбирают для получения обжига при программированной температуре. Плавни первого типа (мел, мрамор, известняк, карбонаты магния и бария, силикаты кальция и магния) реагируют с пластичными компонентами при тем- пературе обжига 1200 о С, характерной для терракоты, фаянса с образованием новых соединений типа геленит, анортит и воллостанит. Соединения совместно с алюминием и кремнием также порождают изменения глинистых минералов, придавая им механическую прочность и нерастворимость. Таким образом, про- изводятся изделия с высокой открытой пористостью, следствием чего является минимальная усадка. При высокой температуре такие соединения плавятся в короткое время, образуя жидкость с относительно низкой вязкостью. Плавни второго типа – полевые шпаты, содержащие значительное коли- чество щелочных оксидов; шлаки и соли щелочных металлов, нефелин – Na 2 OAl 2 O 3 2SiO 2 , пироксен, пегматит и легкоплавкое стекло, обусловливающие появление расплава уже при 600 о С. Такие плавни дают основание к снижению температуры в жидкой фазе, реагируя с субстанциями, способными к стеклооб- разованию типа кварца (SiO 2 ). Они присутствуют в мелкодисперсной форме, образуя при обжиге стеклофазу с высокой вязкостью. С повышением темпера- туры растет количество жидкой фазы, уменьшается ее вязкость, что позволяет ей проникать в поры, реагируя с частично растворимыми гранулами и способ- ствовать образованию стеклофазы. Только при очень высокой температуре ке- рамическая масса плавится в полном объеме. В процессе охлаждения жидкость может частично кристаллизоваться, но, в общем, – твердеет в виде стекла. Красящие добавки вводят для изменения окраски черепка. Оксид железа Fe 2 O 3 при обжиге в окислительной среде придает изделиям кирпично-красный цвет, а в восстановительной среде – черный, переходя в FeO; оксид хрома – зе- леный; оксид кобальта – синий. К добавкам, повышающим термическую стойкость керамических изделий, относятся: тальк, дунит и кордиерит. Они резко снижают коэффициент линей- 215 ного расширения керамических изделий, вплоть до его отрицательного значе- ния. Порообразующие или выгорающие добавки применяются для уменьшения плотности стеновой керамики, дополнительной пористости и сокращения рас- хода полноценного топлива (за счет дополнительного внутреннего источника тепла). На этапе сушки они исполняют роль отощающих добавок. В качестве выгорающих добавок применяются: древесные опилки (8…25 %), семечковая лузга, молотый антрацит, кокс, бурые угли, тощие каменные угли (2…2,5 %), золы ТЭЦ (до 15 %). Добавки, препятствующие образованию высолов . Как правило, это высо- лы гипса, который был в примесях в керамической массе или образовался при обжиге. К таким добавкам относят: BaCl 2 , который переводит гипс в сернокис- лые нерастворимые соединения; цеолиты – отработанные катализаторы. Обла- дая хорошей адсорбционной способностью, они удерживают эти высолы внут- ри керамического черепка. Высолы, образованные на фасаде здания, выполнен- ного из керамического кирпича, возможно убрать, используя кислотный очи- ститель – Типром ОФ. При этом он проникает внутрь материала на глубину до 20 мм и создает водоотталкивающий паропроницаемый слой. Внешний вид по- верхности фасада при этом не изменяется. Для этих же целей используется CL- CLEN (КЛ-КЛИН) – жидкость-смывка на основе органической кислоты. Кроме того, в керамическую шихту вводятся разжижители – способ- ствуют текучести и растворению керамических масс; связующие – способ- ствуют объединению частиц сырца, что позволяет осуществлять формовку. Во- да – наиболее распространенный разжижитель и связующий элемент. Дефло- канты (пептизаторы) – препятствуют процессу отстаиванию частиц в водной суспензии. Физико-химические процессы, протекающие в глине при термообра- ботке. Последовательность процессов в глине при сушке и обжиге следующая. В период нагревания сырых керамических изделий до температуры 110 о С уда- ляется свободная вода. Керамическая масса становится непластичною, но про- цесс обратим. Нагрев до 300 о С сопровождается удалением физически связан- ной воды (от 430 до 570 о С). В этих же температурах выгорают органические примеси. В результате керамическая масса безвозвратно теряет пластичность и приобретает пористость (рисунок 149). При температурах 700…800 о С происходит разложение глинистых мине- ралов вплоть до полного распада кристаллической решетки. 216 а б Рисунок 149 – Процессы, происходящие при обжиге глин: а – обесцвечивание ме- тиленовой синью; б – водопоглощение Вместе с тем легкоплавкие соединения создают некоторое количество расплава кристаллических силикатов, например силлиманита Al 2 O 3 SiO 2 и да- лее при температуре 1200…1300 о С переход его в муллит 3Al 2 2SiO 2 . Последу- ющее повышение температуры до 1700 о С вызывает образование расплава: t > 400 о С t >700 о С t >1000 о С t >1300 о С Al 2 O 3 2SiO 2 2Н 2 О→Al 2 O 3 2SiO 2 →Al 2 O 3 + SiO 2 →Al 2 O 3 SiO 2 →3Al 2 O 3 2SiO 2 аморфные силлиманит муллит t >1700 о С → расплав 11.3 Производство керамических изделий Технология керамических изделий, несмотря на их широкий ассортимент, различные физико-механические свойства и виды сырья, имеют общие основ- ные этапы: добыча и транспортировка сырьевых материалов, подготовка фор- мовочной массы, формование, сушка, обжиг изделий и после обжиговая додел- ка. Подготовка формовочной массы заключается в выделении каменистых включений (дезинтеграторные ребристые вальцы, винтовые камневыделитель- ные кольца или глиноочистители), разрушении природной текстуры глин, из- мельчении (щековые и конусные дробилки – грубый помол; молотковые дро- билки и валковые мельницы – среднее и мелкое дробление; вибрационные и струйные мельницы – получение тонкокерамических масс). Введение добавок (дозирование осуществляют питателями или дозаторами) и смешивание компо- нентов (бегуны, гладкие дифференциальные или дырчатые вальцы, глинопро- тирочные машины), корректировании влажности и гомогенизации массы (гли- номешалки). Разработан ряд новых химических методов получения однородных масс. 217 Метод распылительной сушки растворов солей Из смеси растворов кера- мику получить нельзя. Для выпаривания используют высокотемпературные аг- регаты, в которых, распыляясь, смесь растворов выпаривается и прокаливается для порошков нужного состава. Метод совместного осаждения компонентов Например, для получения чи- стой технической MgOAl 2 O 3 используется смесь хлоридов магния и алюминия (MgCl 2 +AlCl 3 ), общим осадителем которых является водный раствор аммиака. Осажденные соединения отделяют фильтрованием, отмывают от раствора, вы- сушивают и подвергают термической обработке. Криохимический метод основан на распылении смеси раствора солей в охлаждающей среде (жидкий азот минус 170 о С, гексан минус 65 о С). Замерз- ший раствор в виде гранул помещают в камеру пониженного давления, а затем повышают температуру. Образовавшиеся водные растворы удаляют выкууми- рованием, а гранулы подвергают высокотемпературному обжигу, в процессе которого соли разлагаются, и получается тонкодисперсный порошок (фр. 0,01…0,5 мм). Метод дорогостоек, но позволяет получить высококачественную беспримесную керамику. Метод гетерофазного взаимодействия Этим методом получают вещество заданного состава в результате реакции между твердым компонентом и нахо- дящимися в жидкости ионами заданного элемента. Например, AlCl 3 (твердая фаза) и водный раствор аммиака, содержащий ионы Mg образуют аморфную смесь MgOAl 2 O 3 , которая подвергается термообработке с образованием шпине- ли. Полученные таким образом порошки отличаются высокой дисперсностью и активностью к спеканию. Формование пластическим способом (водопоглощение 18…25 %) осу- ществляют преимущественно на ленточных шнековых безвакуумных и вакуум- ных прессах. Приготовленная пластическая масса содержит до 10 % воздуха, что снижает плотность, прочность изделий и ухудшает формовочные свойства. Вакуумирование (разрежение 90…98 кПа) позволяет полу- чить пластическую массу более высокого качества. В лен- точных вакуум-прессах масса из глиномешалки, предвари- тельно разрезанная ножами на пластины, подается в вакуум- камеру, а затем на формирующий шнек пресса. Рисунок 150 – Резательные машины для равномерной нарезки кирпича-сырца С помощью шнека масса уплотняется и перемещается в головку пресса и в мундштук, где приобретает требуемую форму в виде сплошного бруса. Для формирования рядового глиняного кирпи- ча (полнотелого) мундштук имеет плавно сужающееся к выходу прямоугольное отверстие. Немецкая фирма «Келлер» ввела в грубокерамическую промышленность сегментную нарезку. Дальнейшее усовершенствование технологии привело к созданию многострунной сегментной резательной машины, которая хорошо за- рекомендовала себя на практике. Установку струны при резании производят под углом к брусу, тем самым достигается уменьшение сопротивления резания и удлинение срока службы струны. 218 Благодаря сегментообразному движению резания не возникают деформации или искаже- ния формы по краям (рисунки 150, 151), обеспе- чивается повышение производительности путем одновременного резания нескольких брусков глины, расположенных рядом или друг над дру- гом. Производительность – свыше 32000 штук условного кирпича в час, в зависимости от фор- мата и исполнения резательной автоматики. Рисунок 151 – Многострунная сегментная резательная машина типа 4155 для обли- цовочного кирпича Для формирования пустотелых изделий используются мундштуки с кернами, благодаря которым в глиняном брусе образуются пустоты (рисунок 152). Рисунок 152 – Современный пресс-экструдер При формировании полу- сухим и сухим способами части- цы пресс порошка должны рас- полагаться по возможности плотнее друг к другу. Промежут- ки между ними заполняют кол- лоидным глинистым веществом (фр. менее 0,0001 мм), поэтому необходимо, чтобы на первой стадии уплотнения произошло перемещение зерен порошка и максимальное удаление воздуха, а на второй развились пластические деформации частиц. Для достижения этих условий использу- ются прессы, обеспечивающие ступенчатое приложение нагрузки: первая ступень – 4…6 МПа, вторая – 15…40 МПа. Формуют керамические строительные изделия на механических (колено рычажных, ротационных, фрикционных и гидравлических) прессах производи- тельностью от 2000…10000 штук (рисунки 153, 154). Такой метод обеспечивает правильную форму и точность размеров, упрощает процесс сушки в виде малой влажности. Одна- ко при этом способе для обеспечения необходимой степе- ни спекания температура обжига должна быть на 40…50 о С выше, по сравнению с температурой обжига изделий пластического формирования. Рисунок 153 – Гидравлический пресс для формовки керамического кирпича 219 Рисунок 154 – Комплекс для штамповки кера- мической плитки Литье шликеров – способ менее производительный, чем пластический или полусухой, но позволяет изготавливать изделия любой конфигурации (ри- сунок 155). В современной керамической технологии изделия из жидкотекучих шли- керов можно получать тремя методами. Литьем шликеров в пористые гипсовые формы . Изделия в них уплотняются за счет удаления воды и ее фильтрации в поры формы. Для таких форм харак- терно: быстрый износ, фильтрующая усталость, малая ударная прочность, но большая вакуумирующая способность. Взамен гипсовых форм предложены пористые металлокерамические формы и формы из полимеров. Горячим литьем , с использованием термопластических связующих: пара- фина, ПАВ 0,1…0,5 %, олеиновой кислоты и воска. При этом материал упроч- няется вследствие изменения агрегатного со- стояния связки при соприкосновении шликера с холодной формой. Применяют такой способ для получения малогабаритных изделий слож- ной формы в основном радиотехнического назначения. Изделия отливают в литейных ап- паратах под давлением 0,2…0,5 МПа. Рисунок 155 – Сантехника, полученная шликер- ным способом Литье тонких пленок из шликеров на высо- копластичных полимерных связках (каучука, ацетона и бензина). Упрочнение пленки происходит в результате быстрого испарения растворителя, в котором растворена связка. По характеру взаимодействия шликера с формой различают сливной, наливной и комбинированный способ литья. Сушка изделий производится до остаточной влажности 2…5 % и необхо- дима для предотвращения деформаций и рас- трескивания сырца в результате испарения воды, а также для обеспечения прочности, позволяю- щей укладывать его на железные вагонетки и другие виды транспортировки (рисунок 156). Рисунок 156 – Транспортировка сушильных ва- гонеток с большими поддонами 220 Скорость сушки зависит от свойств глиняной массы, формы и размеров изделия, а также типа сушильного устройств. Рисунок 157 – Сушильная камера в попереч- ном разрезе Керамические изделия сушат в искусственных сушилах периодического (камерные сушилки) и непрерывного действия (туннельные сушилки). Подвод тепла к керамическому материалу при сушке может осуществляться конвектор- ным, радиационным и кондуктивным способами или электромагнитным полем, а также комбинированным. В качестве теплоносителя используют горячий воз- дух из зоны охлаждения печи или калориферов, а также топливные газы. Фа- садные плитки, плитки для внутренней облицовки стен и полов сушат радиа- ционным способом на конвейере, который основан на передаче тепла излуче- нием, что обеспечивает равномерный нагрев по толщине изделия. При этом сушка сокращается до 20…30 минут. Весь процесс обжига условно можно разделить на три периода: досушка, нагрев до конечной температуры обжига и выдержка при этой температуре, охлаждение. Режим и температуру обжига устанавливают с учетом свойств ке- рамических масс и изделий, типа печей. Например, обжиг стеновой керамики производят при 900…1050 о С, фасадной плитки – 1000…1100 о С, плитки для полов – 1200…1300 о С. Для обжига изделий применяют печи непрерывного действия (кольцевые, туннельные, щелевые – конвейерные и роликовые для однорядного обжига плиток) и периодического действия (напольные однока- мерные и муфельные печи, высокотемпературные горны). Вращающиеся печи применяют для обжига керамзита и шамота. Печи кипящего слоя используют для обжига мелкозернистого керамзита. Такие печи обеспечивают более равно- мерный обжиг и перемешивание. По способу отопления печи работают с пла- менным и электрическим обогревом. Появились печи с радиационным нагре- вом со сводами и стенками, излучающими теплоту. Путем применения самой современной техники нагрева, обжига и охлаждения, а также высококачествен- 221 ных огнеупорных и изолирующих материалов фирма «Келлер» строит туннель- ные печи, как в обычном виде строительства, так и в крупнопанельном и блоч- ном строительстве (рисунок 158). Рисунок 158 – Системы туннельных печей фирмы «Келлер» Особое качество изоляции стен и подвесного свода «Келлер», закрытый обводной путь с предварительным подогревом, низкая мощность накопления тепла печными вагонетками, так же как автоматическое управление и регули- рование, обеспечивают все предпосылки для высокой рентабельности системы. Подвесные своды фирмы «Келлер» снабжены системой потолочного охлажде- ния. Требуется лишь незначительное количество охлаждающего воздуха. Нагрев свода снижается до 65 % от обычной величины. При спекании материала меняются его механические и теплофизические свойства. Различают жидкостное спекание, которое характерно для всех видов керамических материалов на основе глин. При жидкостном спекании в основном происходит взаимодействие между твердой и жидкой фазой (рисунок 159). а б Рисунок 159 – Модель жидкостного спекания: а – спекание без взаимодействия; б – спекание при взаимодействии (r – радиус сфер; ∆L – величина сближения сфер; ρ – ра- диус кривизны перешейки; х – радиус площа- ди перешейки; h – расстояние сближения центров сфер) Твердо фазовое спекание не содержит значительного количества жидкой фазы. Основными механизмами при таком спекании являются испарение, кон- денсация вещества и пластическая деформация зерен за счет силы поверхност- ного натяжения и диффузионное перемещение вещества. Диффузионное спекание характерно для материалов, спекающихся без участия жидкой фазы. Диффузия вещества связана со структурой и наличием дефектов в кристаллической решетке спекаемого материала: чем больше де- фектов и поверхность кристалла, тем выше его поверхностная энергия и лучше спекание. Реакционное спекание применяется в керамической технологии получения изделий на основе отдельных тугоплавких не кислородных соединений, для ко- торых другие виды спекания неэффективны. В данном случае уплотнение ма- 222 териала достигается при образовании новой фазы в результате химического взаимодействия между компонентами основной керамической массы и газовой среды обжига. Например, для уплотнения плохо спекшейся керамики на осно- ве карбида (SiС) используют двух вариантное спекание: SiС + Si + 2N 2 → SiС = Si 3 N 4 Обжиг металлического кремнезема осуществляют в среде азота, или: SiС + С + Si → 2SiС. Здесь углерод образует паровую фазу кремния. За счет продуктов реак- ции уменьшается пористость и увеличивается плотность материала. Период охлаждения керамических изделий также требует определен- ного режима, так как при охлаждении происходит термическое спекание изде- лий, кристаллизация или твердение образовавшегося расплава. |