Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Кинетика спекания веществ в системе CaO-MgO Гропянов, Антон Васильевич

Кинетика спекания веществ в системе CaO-MgO
<
Кинетика спекания веществ в системе CaO-MgO Кинетика спекания веществ в системе CaO-MgO Кинетика спекания веществ в системе CaO-MgO Кинетика спекания веществ в системе CaO-MgO Кинетика спекания веществ в системе CaO-MgO Кинетика спекания веществ в системе CaO-MgO Кинетика спекания веществ в системе CaO-MgO Кинетика спекания веществ в системе CaO-MgO Кинетика спекания веществ в системе CaO-MgO Кинетика спекания веществ в системе CaO-MgO Кинетика спекания веществ в системе CaO-MgO Кинетика спекания веществ в системе CaO-MgO Кинетика спекания веществ в системе CaO-MgO Кинетика спекания веществ в системе CaO-MgO Кинетика спекания веществ в системе CaO-MgO
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Гропянов, Антон Васильевич. Кинетика спекания веществ в системе CaO-MgO : диссертация ... кандидата химических наук : 02.00.04.- Санкт-Петербург, 1998.- 169 с.: ил. РГБ ОД, 61 99-2/134-7

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Обзор литературы 7

1.1. Система CaO-MgO 7

1.1.1. Фазовое равновесие в системе CaO-MgO 7

1.1.2. Свойства компонентов системы CaO-MgO 8

1.2. Спекание в системе CaO-MgO 9

1.3. Основные положения теории спекания тугоплавких веществ 16

1.4. Движущие силы и термодинамика спекания 18

1.5. Структурная и поверхностная "активность" порошков 20

1.6. Механизм массопереноса при спекании 24

1.7. Роль жидкой фазы при спекании .30

1.8. Рост зерен (собирательная рекристаллизация) при спекании 34

Глава 2. Развитие реологической модели спекания, кинетическое уравнение 36

Глава 3. Теория методов анализа и постановка экспериментальных исследований .45

3.1. Методика определения вида и параметров уравнений кинетики спекания 45

3.2. Методика исследования кинетики спекания в неизотермических условиях 53

3.3. Оборудование и определение допустимой скорости нагревания 56

3.4. Система автоматического управления температурно временным режимом 57

Глава IV. Методы определения состава и свойств объектов исследования 61

4.1. Описание и характеристика исходных веществ 61

4.2. Подготовка исходных веществ и методика эксперимента 61

4.3. Методы определения структуры и свойств спеченных образцов 69

Глава. V Результаты экспериментального исследования кинетики спекания в системе CaO-MgO 74

5.1. Ход уплотнения и роста зерен при спекании 74

5.2. Главнейшие фазовые превращения в исследуемых веществах 84

5.3. Оценка вида и параметры кинетических уравнений 89

5.4. Кинетика спекания СаО и MgO 99

5.5. Кинетика спекания доэвтекгических составов в системе CaO-MgO .111

5.6. Кинетика спекания эвтектики в системе CaO-MgO 116

5.7. Сравнительный анализ спекания различных составов в системе CaO-MgO 116

5.8. Активированное спекание эвтектики в системе CaO-MgO 120

Глава VI. Кинетическое уравнение как математическая модель для опримизации температурно временных режимов спекания 126

Глава VII Применение результатов диссертационной работы в промышленности 130

7.1. Технология огнеупоров из СаО для металлургии 130

7.2. Технология известково-периклазовых огнеупоров для металлургии и цементной промышленности 137

Глава VIII. Свойства спеченного СаО 140

8.1. Расчет упругих модулей и прочностных характеристик СаО 140

8.2.Определение коэффициента линейного термического расширения оксида кальция 145

8.3.Определение коэффициентов трещиностойкости СаО .146

Выводы 148

Список литературы 151

Приложения .158

Введение к работе

з Актуальность работы. Задача изучения кинетики спекания веществ в системе CaO-MgO, решение которой позволит не только определить ранее неизвестные свойства веществ этой системы, но и создать физически обоснованную модель процесса спекания, является достаточно актуальной. Решение её позволит обеспечить огнеупорную и керамическую промышленность надёжными научными основами производства огнеупорных материалов из веществ системы CaO-MgO, а металлургию России обеспечит высококлассными огнеупорами.

Определение вида и параметров кинетического уравнения спекания веществ в системе CaO-MgO - проблема, которой ранее практически не уделялось внимание. Диаграмма состояния CaO-MgO мало изучена с позиций поведения в ходе собирательной рекристаллизации, особенно в области содержания СаО 10-100 мас.%, при этом в литературе отсутствуют сведения о многих физико-химических и термомеханических свойствах оксида кальция.

Россия обладает огромными запасами известкового и известково-магнезиального сырья высокой природной чистоты в виде мелов и доломитов для его применения в промышленности огнеупоров и технической керамики.

Для вовлечения этого природно-чистого сырья в производство необходимо изучить механизм его спекания с целью получения плотного клинкера, поскольку вещества системы CaO-MgO традиционно относятся к трудноспекаемым.

Цель работы заключалась в исследовании физико-химических основ и разработке кинетической модели спекания веществ системы CaO-MgO, полученных из природно-чистых мелов, доломитов и магнезита Российских месторождений, а на её базе - методов спекания, которые позволят достичь минимального содержания пор при температурах не более 2150 К. Научная новизна. В форме кинетических уравнений предложена реологическая модель твердофазного спекания, сопровождающегося движением границ зёрен

и пор.в системе CaO-MgO. Эти уравнения с 95 % (и более) вероятностью описывают спекание не только веществ системы CaO-MgO, но и корунда, оксида кремния, стекол и оксида цинка. Предложена методика определения кинетических параметров процесса спекания тугоплавких веществ в неизотермических условиях.

Изучены упругие модули СаО в широком интервале содержания пор, определены коэффициенты трещинностойкости (Kjc, Кцс) для СаО, определен коэффициент его термического линейного расширения. Установлена связь диаграммы состояния системы CaO-MgO с процессами, протекающими при спекании: в области образования твердых растворов спекание затруднено высокими напряжениями кристаллической решетки; наиболее эффективно спекается эвтектика вследствие образования зон контактного плавления высокодисперсных веществ.

Практическая ценность работы. Использование кинетических уравнений в качестве математических моделей служит основой технологий не только получения высокоплотных клинкеров в системе CaO-MgO, но и технологии известковых и известково-периклазовых огнеупоров. Для создания таких огнеупоров разработаны все основные этапы технологии: получение клинкера, его подготовка, временные экологически чистые связки-консерванты, методы формования и обжига изделий.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Ш конгрессе сталеплавильщиков (Москва, Лесной городок, 1996 г.); VII международной конференции «Промышленность стройматериалов и стройиндустрия» (Белгород, БслгТАСМ, 1997 г.); Пятом ежегодном международном конгрессе «Unitecr-97» (США, Нью-Орлеан, 1997 г.); VII международной конференции «Высокотемпературная химия силикатов и оксидов» (Санкт-Петербург, ИХС РАН, 1998 г.) - 2 доклада.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 статей, 3 доклада, 2 тезиса

докладов и получено 3 Патента Российской Федерации.

Объём диссертации Диссертация изложена на f9 страницах г

состоит из введения, восьми глав, выводов, содержит 22 таблицы, 81 рисунок,

список литературы, включающий 100 ссылок на печатные работы и

приложения.

Спекание в системе CaO-MgO

В литературе достаточно много информации, касающейся спекания оксидов кальция, магния и их смесей но большая часть информации затрагивает чисто технологическую область (по принципу «спекали-получили») и не рассматривает вопросы кинетики спекания и роста зерен. В некоторых работах все же рассматривается вопрос математического моделирования процессов, связанных со спеканием (уплотнения, роста зерен, ползучести и т.д.)

Так в работе /4/ приводится уравнение: / + Л = ур1-еххр(- С)], описывающее кривую зависимости относительной плотности оксида магния (7) от количества вводимых добавок (С) в виде хромитов редкоземельных элементов. В приведенном уравнении: А - постоянная, ур - предельная относительная плотность, К - константа. Опыты проводили в вакууме и на воздухе при температурах 1600 и 1700 С. При увеличения количества добавок увеличивается средний размер кристаллов спеченного периклаза и достигает 56 мкм при 8% добавки оксида неодима. Определена величина, которую автор называет «кажущаяся энергия активации спекания оксида магния» с добавками оксидов РЗЭ: 66-106 кДж/моль для спекания в вакууме и 26,9-83,4 кДж/моль для спекания на воздухе. Однако автором отмечается, что приведенное им уравнение хорошо описывает спекание оксида магния при введении не более 4 мас.% добавок хромитов РЗЭ. Основной вывод автор данной работы - добавка хромитов редкоземельных элементов положительно влияет на рост зёрен в оксиде магния.

В источнике /5/ приводятся уравнения кинетики изотермического роста зерен оксида магния: D2 - D = (KyV)t Здесь t - время, Г - межфазная энергия, V - объём грамм-молекулы, К и К} -константы, D и Do- соответственно конечный и начальный размер зерна. Порошок оксида магния с начальным размером частиц 0,05 мкм спекали под давлением 70 МПа при температуре 1150 С. Полученные образцы с размером зерна 0,65 мкм выдерживали от 10 до 10000 мин при 1300-1600 С. Энергия активации составила 372-393 кДж/моль для первого и второго уравнения соответственно.

Кинетическое уравнение спекания оксида кальция в изотермических условиях /6/ представлено в виде: [(s0-s)/s„r =Ktt, где So - исходная удельная поверхность пор, S - удельная поверхность пор, изменяющаяся со временем /, К{ - константа, зависящая от коэффициента диффузии, поверхностного натяжения и других параметров, а величина У -связана с механизмом переноса и равна 1,1 для пластичного течения, 2,7 - для решеточной диффузии, 3,3 - для зернограничной диффузии и 3,5 - для поверхностной диффузии. Спеканию при 1100 "С подвергали предварительно прокаленные (при 700 "С) порошки СаО. Среднее расчетное значение / =2,5-2,7, что указывало на преобладание решеточной диффузии.

В работе /7/, посвященной изучению декарбонизации гидроксида магния, проведено исследование роста зерен MgO в температурном интервале 435-700С и выше и установлено, что рост зерен до 70 мкм можно описать уравнением: Gn = AQxp(-E / RT)t, где G - размер зерна в момент времени /, п - постоянная, Е - энергия активации (равная 130 кДж/моль до 1200С и 335 кДж/моль при температуре выше 1200 С). Автор отмечает, что по достижении размера зерен 70 мкм, механизм роста зерен меняется, но им не установлена дальнейшая зависимость.

МgO, которая составила 385 кДж/моль и данные для энергии активации движения границ зерен МgO - 452 кДж/моль. Имеются данные по влиянию добавки гидроксида магния на рост зерен периклаза /9/, которые представлены на рисунке е2 Из рисунка видно, что совместное присутствие ионов железа и гидроксида магния положительно сказываются на росте зерен периклаза, однако не ясно, как, по мнению авторов, влияют температура и время её выдержки на рост зерен оксида магния.

Добавка Mg(OH)2, % по массе рис. 1.2. Спекшие MgO по данным /9/

1- МgO из природного магнезита, содержащего 0,3% Ре203;

2- MgO из природного магнезита, содержащего 0,03% Ре203.

В статье Новикова В.Л. с сотрудниками «Кинетические параметры спекания химически обогащенного оксида магния»/! О/ приводятся рассчитанные по методу Марквардта параметры кинетического уравнения спекания (для MgO): dZ где К= 3,052е-5 1/с - предэкспонещиальный множитель, Е=295 кДж/моль -энергия активации процесса спекания, К - газовая постоянная, Т - температура, т=2,31 - постоянная, Z - относительный объём пор, т - время.

Авторы работы /11/ проводили исследование неизотермической кинетики спекания оксвда магния в вакуумной печи в интервале температур 1300-2000 С и пришли к выводу, что предварительная термообработка существенно влияет на активность порошков MgO к спеканию и рекристаллизации. С увеличением температуры предварительного прокаливания Mg(OH)2 — MgO+H20 с 500 до 1000 С энергия активации роста зерен увеличивается с 308 до 365 кДж/моль, а энергия активации спекания снижается с 266 до 243 кДж/моль. При этом отмечается, что чем ниже температура предварительного прокаливания, тем при более низких температурах достигаются высокие значения размеров зерен и за более короткое время. Это позволило авторам сделать вывод о том, что скорость процесса спекания лимитируется собирательной рекристаллизацией.

Интерес представляет работа /12/,где рассматривается уравнение ползучести оксида магния с добавкой оксида хрома. Уравнение представлено в следующем виде: где deldt - скорость ползучести; А=148, т=0,74, п=2,26 - постоянные, а-напряжение, Е=364+/ 29 кДж/моль - энергия активации. Из численных значений параметров уравнения видно, что значение энергии активации ползучести близко к энергии активации диффузии Mg в MgO, роста зерен и спекания оксида магния.

В очень большом количестве работ приводятся сведения лишь о результатах опытов по спеканию порошков из системы CaО-MgO, то есть приводятся чисто технологические параметры спекания (следует отметить, что слово «спекание» в этих работах имеет смысл технологического процесса термообработки материала и является синонимом слова «обжиг»). Эти данные сведены в таблицы 1.2-1.4.

Подготовка исходных веществ и методика эксперимента

Одним из наиболее эффективных физических способов активации является тонкое измельчение порошков перед спеканием, т.е. увеличение их удельной поверхности и, соответственно, удельной поверхностной энергии механическим способом. Этот способ обладает следующими достоинствами: Н не изменяет химического состава исходных веществ (из-за значительно более низкой твердости измельчаемых веществ по сравнению с твердостью мелющих тел «намолом шаров» можно пренебречь, это подтверждается данными химического анализа веществ до и после помолов, которые не показали каких-либо изменений в пределах погрешности определений).

Давно известно /81/, что мел, доломит и магнезит обладают одним из самых высоких коэффициентов измельчаемости;

не требует слозкного и дорогого аппаратурного оформления, как в случае с активацией путем изменения атмосферы в печи, применения электромагнитных полей, растворных технологий, сверхвысоких давлений и т.д.;

позволяет избежать эффекта «черного ящика», который возникает при химической активации легкоплавкими добавками порошков в системе СаО-MgO, которые проявляют основные свойства по отношению к большинству оксидов (т.е. сами по себе химически активны), и образуют при этом не одно, а несколько химических соединений с многими оксидами (например до шести алюминатов кальция, три силиката кальция, сложные титанаты кальция и магния /83/ или соединения обладающие полиморфизмом /84/).

Исходные вещества брались в виде кусков размером 5-1 мм. Для изучения влияния степени измельчения (времени помола) исходных веществ на их поведение при спекании их подвергали предварительному измельчению в вибрационной мельнице с полиуретановой футеровкой внутренней поверхности в течение 1;2 и 12 часов. Помол проводили при соотношении массы мелющих тел (стальные шары) к массе материала = 5:1. Для изучения характеристик спекаемости эвтектической точки использовали смесь совместного помола Лисьегорского доломита и Латненского мела, состав которой (после прокаливания при 1100 С) приведен в таблице 4.1.

Средний размер частиц каждого вещества после различного времени помола получен расчетом из функции распределения где Л„ - средний размер частиц мелов, доломитов и магнезита после помола, полученный из (4.1), F(A0)- содержание частиц размером 4 , (7 дисперсия и приведен в таблице 4.2. Данные по размерам частиц каждой фракции после измельчения получены седиментационным анализом в изобутиловом спирте на приборе «Седиграф-5000Д»(Методическая инструкция МВИ 14-338-14-79-84). В таблице 4.2 также приведены расчетные (/„ = 0,35Л - формула для доломитов и /0=0,664,- формула для мелов и магнезитов/75/) средние размеры частиц в начальный момент спекания оксидов кальция и магния которые получаются при достижении спекаемыми карбонатами Са и ЪАо, температуры 1100 "С когда завершаются процессы термического разложения (декарбонизации) проходящие по уравнениям: СаСОз СаО+СОг - реакция интенсивно идет при 730-1100С, MgC03 -»MgO+C02 - реакция идет интенсивно при 600-900Т, CaMg(C03)2 CaO+MgO+2C02 - реакция интенсивно идет при 500-1100С /85/.

На рис.4.5-4.7 в качестве примера (поскольку графики для всех использованных веществ после помола однотипны, симметричны относительно вертикальной оси и имеют характерный пик максимума) приведены дифференциальные кривые распределения частиц Латненского мела. Читинского магнезита и Эвтектической точки в системе Са0-MgO, полученной дошихтовкой Лисьегорского доломита мелом Латненского месторождения с добавкой 1,5% ТЮг после различного времени активации порошков в вибрационной мельнице.

Приготовленные измельчением, порошки исходных веществ увлажняли раствором поливинилового спирта плотностью 1,24 г/см и перемешивали в течении 1/4 часа для равномерного распределения раствора спирта в порошках. Из увлажненных масс на ручном гидравлическом прессе при удельном давлении 200 кг-с/см прессовали образцы диаметром 10 2 м и высотой 10"2 м. Обоснование выбора размера образцов приведено в главе 4, посвященной методикам эксперимента.

Отпрессованные образцы подвергали сушке в сушильном шкафу СНОЛ при 110"С в течение 2-х часов. После сушки образцы обмеривали и взвешивали для определения начального значения параметра спекания 2, значение которого вычисляли после прокаливания образцов при 1100С. Перед обжигами в вакуумной печи все образцы прокаливали в муфельной печи при 1100С с выдержкой 1 час для проведения процесса декарбонизации, поскольку обжиг в вакуумной печи не предусматривает значительного газовыделения при проведении обжигов из-за малой производительности диффузионного насоса. После прокаливания образцы охлаждали до 500"С, переносили в вакуумную печь и сразу же вакуумировапи. Охлаждение до 500С (и не ниже) связано с тем, что уже при 450С ход реакции СаО+Н20 = Са(ОН)2 в значительной мере сдвинут влево. Это позволяет избежать гидратационных изменений в образцах, содержащих СаО, которые привели бы к искажению результатов эксперимента из-за изменения предыстории материалов и засорению диффузионного насоса парами воды и выходу его из строя /86.. Садку образцов для прокаливания и обжига осуществляли в периклазовый контейнер, позволяющий избежать контакта СаО с вольфрамовыми и молибденовыми элементами конструкции вакуумной печи. На рис.4.8 и 4.9 показан вид порошков СаО и MgO после прокаливания при 1100С.

Активированное спекание эвтектики в системе CaO-MgO

Предыдущими исследованиями было установлено, что со всех точек зрения наиболее эффективной добавкой, улучшающей спекание СаО является ТЮг/83/. В связи с этим, была сделана попытка использовать добавку ТЮг в количестве 0,5-1,5 мас.% для активирования спекания эвтектики в системе CaO-MgO. На рис.5.47-5.49 показаны кривые хода уплотнения эвтектического состава системы СаО-MgO с добавкой 1,5 мас.% ТЮг, сплошной линией показаны рассчитанные по формуле (2.15)

Значения параметров приведены в таблице 5.8. Как видно из рис.5.47-5.49 и табл.5.8, значительное улучшение спекания эвтектики CaO-MgO с добавкой 1,5 мас.% Ті02 происходит за счет резкого усиления эффекта зернограничного проскальзывания, на что указывает значительное снижение энергии активации, примерно с 560 до 350 кДж/моль и образования перовскита (титаната кальция), локализующегося по границам зерен (рис.5.22).

Экспериментальные данные подтвердили известный из практики эмпирический вывод, что природночистые мела, доломиты и магнезиты спекаются плохо, особенно «в куске». Исследование кинетики их спекания позволило установить причины этого.

1. При спекании «в куске» в ходе разложения карбонатов кальция и магния значительно увеличивается их пористость, главным образом за счет увеличения истинной плотности ( примерно на 20%), и удаления СОг (примерно на 30%);

2. Слишком малое количество жидкой фазы, образующейся в ходе спекания за счет содержащихся примесей и вторичной перекристаллизации СаО и MgO из расплава даже при высоких температурах не обеспечивает хода жидкофазного спекания;

3. СаО спекается значительно медленнее MgO из-за того, что в МgO скорость образования границ зёрен в ходе уплотнения выше скорости их исчезновения в ходе собирательной рекристаллизации. Об этом же свидетельствуют и кинетические параметры, обеспечивающие вязкое течение.

4. По этим же причинам наихудшей спекаемостью отличается доэвтектический состав системы CaO-MgO, который образуется при спекании Лисьегорского доломита. Во-первых, он содержит наименьшее количество примесей, во-вторых, отличается наименьшими значениями коэффициента диффузии DQZ наибольшими Dm. Это означает, что интенсивный рост зёрен ещё более снижает способность к вязкому течению. В Мелехово-Федотьевском доломите примесей больше и на первых этапах его спекание протекает более интенсивно, а затем, из-за интенсивного роста зёрен, замедляется диффузия по их границам. Образование твердых растворов в системе CaO-MgO также препятствует вязкому течению из-за напряжений кристаллической решетки, подвижность которой в случае гетеродиффузии уменьшается. В итоге, получить шютноспеченный клинкер из Лисьегорского и Мелехово-Федотьевского доломитов можно только путем их предварительного тонкого или даже сверхтонкого измельчения, или ведения добавок, которые резко увеличивают подвижность границ зёрен и не образуют с СаО гидратирующихся соединений (как например фаза титаната кальция).

5. Наиболее радикальным методом повышения плотности спеченного клинкера из доломитов служит их дошихтовка СаО (СаСОз) до эвтектического состава. Спекание эвтектик протекает более активно, главным образом, за счет снижения вязкости и перехода к зернограничному скольжению, которое становится возможным из-за возникновения зон контактного плавления на стыках зёрен СаО с MgO. В результате интенсивное уплотнение эвтектики сопровождается нормальным ростом зёрен. На каждом этапе, длины этих

Границ вполне хватает для стока вакансий и выходов дислокаций ( см. табл.5.9.). 6. Во всех случаях интенсификация спекания может быть достигнута использованием предварительного тонкого измельчения исходных порошков до размера частиц 10 мкм. При этом для получения хорошо спеченного клинкера необходимы температуры не выше 2100К, которые вполне обеспечены современными противоточно-рекуперативными печными агрегатами, в частности шахтными печами.

Расчет упругих модулей и прочностных характеристик СаО

В настоящем разделе приводятся результаты исследования свойств СаО, полученного из мела Латненского месторождения.

Для улучшения условий прессования и повышения активности при спекании в исходный порошок добавляли различное количество тонкодисперсного порошка СаО, полученного виброизмельчением, а также по 1 мас.% А12Оз и Ті02. Для полусухого прессования образцов диаметром 25 мм и высогой 30-40 мм (при 80 МПа) использовали специальное гидрофобное связующее, представляющее собой композицию на основе смеси парафина и галлового масла. Как видно из таблицы 8.1, с увеличением содержания тонких фракций, кажущаяся плотность сырца сначала возрастает за счет более плотной укладки мелких частиц между крупными, а затем снижается, так как при избытке тонкомолотой составляющей нарушается плотнейшая упаковка частиц порошка и ухудшается способность порошков к прессованию.

В таблице 8.1 под обозначением Yv следует понимать объемную усадку.

После спекания при 1650С с двухчасовой выдержкой, кажущаяся плотность спеченных образцов возрастает с увеличением содержания гонких фракций. Следовательно, влияние тонких фракций и добавок на активность порошков при спекании более существенно, чем повышение плотности исходных образцов (прессовок). Однако, как показывает табл.8.1, увеличение плотности сырца существенно снижает объемную усадку, за счет чего несколько увеличивается отношение объема пор в спеченном материале к объему пор в нем до спекания: Z = Ро при одинаковой кажущейся плотности спеченных образцов. Это в свою очередь служит причиной нарушения монотонности увеличения кажущейся плотности и усадки с увеличением содержания в исходных порошках тонких фракций. Введение даже по л% АЬОз или ТіО? в исходный порошок приводит к заметной активации спекания.

Таким образом, в ходе работы были получены образцы спеченного СаО с добавками и без добавок различной степени уплотнения, что позволило провести исследование их упругих и механических свойств. Упругие свойства

В качестве примера на рисунке 8.1 приведена зависимость модуля сдвига СаО от пористости, точки - результат эксперимента, сплошная линия -результат расчета по формуле (8.1), в которой G0=64,07 ГПа ,а g=2,66.

С добавками и без добавок по своим упругим свойствам не различимы в пределах ошибки опыта, а коэффициент корреляции полученных зависимостей во всех случаях был не менее 0,96 в доверительном интервале 0,95.

На рис.8.2 показана зависимость прочности при сжатии СаО от пористости с коэффициентом корреляции 0,899. Прочность при сжатии беспористого СаО составляет 224 +/-25 МПа. Разумеется, эта величина существенно зависит от размера зерен, средний размер которых в опытных образцах 40+/-10 мкм.

С увеличением главного квантового числа валентных электронов металлов в ряду Ве, Mg, Са, Sr, Ва, Ra суперпозиция приведенных двух схем сдвигается к повышению статистического веса полностью заполненных или незаполненных квантовых состояний по второй схеме, за счет чего, во-первых, снижается доля ковалентных связей и, соответственно, увеличивается доля ионной составляющей и, во-вторых, снижается статистический вес стабильных конфигураций, образованных 8 и р электронами. Соответственно, при этом возрастает статистический вес d и Г состояний. По этой же причине соединения бериллия в наибольшей мере проявляют амфотерные свойства, соединения магния только с сильными основаниями проявляют кислотные свойства, например с металлами Mg образует магниды, а с NaOH - гидрооксомагиаты. В то же время СаО по отношению ко всем известным соединениям, кроме щелочей, проявляет свойства фулдовского основания. Следовательно, полученные данные отражают объективное состояние и позволяют сделать вывод о том, что при переходе от СаО к SrO и ВаО следует ожидать снижения упругих свойств, хотя и в меньшей степени, чем при переходе от БеО к СаО. Об этом же свидетельствует уменьшение твердости оксидов и характеристической температуры.

Таким образом, установлено, что упругие модули спеченного СаО значительно меньше, чем МgO, поэтому при близком коэффициенге термического расширения 12-14-10"6 град" термостойкость изделий из СаО должна быть значительно большей из-за меньших гермоупругих напряжений.

Похожие диссертации на Кинетика спекания веществ в системе CaO-MgO