Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Формация маложелезистых серпентинитов 11
ГЛАВА 2. Маложелезистые апофорстеритовые серпентиниты 18
2.1. Методы исследования 18
2.1.1. Химический анализ 18
2.1.2. Измерение кажущейся плотности, открытой пористости и водопоглощения 19
2.1.3. Седиментационный анализ 19
2.1.4. Термический анализ 19
2.1.5. Рентгенофазовый анализ 20
2.1.6. Количественно - фазовый анализ 22
2.1.7. Петрологический и морфологический анализ микроструктуры 24
2.1.8. Количественный рентгеноспектральный микроанализ 25
2.1.9. Механические испытания 25
2.1.10. Определение термической стойкости 30
2.2. Состав и структура серпентинита 32
2.2.1. Структурные примеси в серпентине 34
2.2.2. Валентное состояние и структурное положение примесных ионов железа по данным ядерного гамма-резонанса 36
2.2.3. ЭПР ионов Fe3+ в структуре серпентина 38
2.2.4. Генетические аспекты особенностей распределения примесных элементов в апофорстеритовом серпентине 49
2.2.5. Термографические исследования образцов 52
2.2.6. Рентгенографические исследования 55
2.2.7. Фазовый анализ серпентинита 60
Глава 3. Процессы получения керамики на основе серпентинитов 69
3.1. Процессы спекания керамики на основе серпентинитов 69
3.1.1. Подготовка материала 71
3.1.2. Обжиг изделий 74
3.1.3. Объемная усадка образцов 75
3.1.4. Водопоглощение 78
3.1.5. Кажущаяся плотность образцов 80
3.2. Физические свойства форестеритовой керамики, созданной на основе апофорстеритовых серпентинитов, и ее технические аспекты 85
3.2.1 .Предел прочности на изгиб 85
3.2.2.Аппроксимация зависимости прочности на изгиб от плотности и температуры обжига 87
3.2.3. Тангенс диэлектрических потерь 90
3.2.4. Диэлектрическая проницаемость 93
ГЛАВА 4. Получение изделий в заводских условиях 98
4.1. Физико-химические основы синтеза форстерита и получения керамики 99
4.2. Опытно-технологическая проработка 101
4.2.1. Упрочнение керамики в гидротермальных условиях 105
4.3. Измерение электрофизических характеристик 106
4.4. Методика нанесения серебряного покрытия на керамику 107
4.4.1. Сущность метода 107
4.4.2. Аппаратура и реактивы 107
4.4.3. Керамика для серебрения 107
4.4.4. Нанесение пасты на керамику 107
4.4.5. Вжигание в электропечах серебра ; 108
4.5. Основные результаты и обсуждение 109
Выводы 114
Литература
- Измерение кажущейся плотности, открытой пористости и водопоглощения
- Физические свойства форестеритовой керамики, созданной на основе апофорстеритовых серпентинитов, и ее технические аспекты
- Опытно-технологическая проработка
- Методика нанесения серебряного покрытия на керамику
Введение к работе
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Прогресс в производстве новых керамических материалов определяется достижениями фундаментальных и прикладных наук, а также готовностью промышленности к их внедрению, что особенно актуально сегодня, так как современное материаловедение отвечает тенденциям конструирования материалов в соответствии с самыми смелыми требованиями разработчиков новой техники. В последние годы во всем мире происходит стремительное развитие исследований и разработок по использованию тонкой керамики, создание промышленного производства широкой номенклатуры керамических композитов, конкурентоспособных на мировом рынке. В Республике Коми после изменения профиля производства Ухтинского завода «Прогресс» начинается выпуск керамических деталей, изготавливаемых из привозного талькового сырья (стеатитовая керамика), для электротехнической промышленности. Завод переходит на производство форстеритовых конденсаторов и варисторов для электронной промышленности.
Традиционным сырьем для производства форстеритовой керамики является тальк, качественные запасы которого постепенно вырабатываются. Расширение сырьевой базы может быть осуществлено за счет вовлечения в производство новых, нетрадиционных для отечественной промышленности видов сырья. Таким сырьем можно считать апофорстеритовыесерпентиниты - природные кальциймагниевые силикаты, крупные месторождения которых открыты на севере Урала в Республике Коми. Как правило, породы разных месторождений мало отличаются по содержанию основных компонентов.
Форстеритовая керамика широко используется в производстве электротехнических и электронных изделий. В состав кристаллической части серпентинита входит гидратированный (2Mg3Si205 (ОН)4 водосодержащий)
форстерит, который после обжига и формирования форстеритовой фазы оказывает определяющее влияние на прочность, термостойкость и химическую стойкость. Данная работа посвящена исследованию фазообразования природных апофорстеритовых серпентинитов и изучению влияния переходных металлов на образование форстерита и его электрофизические свойства. Решение этих проблем, позволит осуществить направленный синтез кальциймагнийсиликатных фаз и более эффективно использовать их при создании новых материалов; перспективность использования данного сырья из апофорстеритовых серпентинитов и привлечь внимание потенциальных потребителей к нему.
Цель и задачи работы.
Основной целью работы является разработка физико-химических основ технологии получения форстеритовой керамики на основе апофорстеритовых серпентинитов Республики Коми; показать на изготовленных изделиях, полученных в лаборатории и в условиях производства, свойства керамики и керамических конденсаторов, варисторов.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
1. Исследованы последовательности фазовых превращений в
серпентинитах при высокотемпературной обработке.
2. Изучено влияние оксидов металлов на кристаллическую структуру
фаз и микроструктуру керамики на основе серпентинитов.
3. Установлено влияние оксидов кальция и магния на фазовый состав,
микроструктуру, прочностные и электрофизические свойства керамики.
Научная новизна. Впервые проведено исследование минерального и химического состава маложелезистых серпентинитов севера Урала, выполнен качественный рентгенофазовый анализ керамических материалов на основе маложелезистого серпентинита. Установлено, что при термообработке серпентинита в продуктах обжига образуется до 95% - 98%
фазы форстерита. Доказано, что регулировать соотношение кристаллических фаз в керамическом материале и их свойства, возможно путем введения природных и синтетических оксидных добавок в исходную шихту.
Впервые показан критерий оптимизации получения форстеритовой керамики с использованием природных маложелезистых серпентинитов, за счет целенаправленного формирования элементов микроструктуры, обеспечивающих стабильность свойств керамического материала.
Практическая значимость. Разработки в области керамического материаловедения позволили выявить закономерности получения материалов на основе природного минерального сырья с высокими эксплуатационными свойствами и предложить современные технологические принципы его переработки. В ходе исследований определена роль кристаллохимического синтеза в процессе формирования кристаллического тела и возможность использования природного сырья в качестве альтернативы высококачественным компонентам для стандартных керамических материалов. При этом объектом исследований являются соединения и полифазные продукты, созданные в лабораторных и производственных условиях с использованием различных высоких технологий, в которых наиболее удачным является выбор серпентинитового сырья, содержащего примеси, модифицирующие и улучшающие свойства товарных продуктов.
Доказано, что маложелезистые апофорстеритовые серпентиниты
севера Урала, являются прекрасным сырьем для производства
высококачественной форстеритовой керамики для электронной промышленности (варисторы и конденсаторы для подводных лодок), для изготовления ударопрочного диэлектрического материала в бортовых системах летательных аппаратов, изоляции и механической фиксации проводов сверхпроводящих магнитов и так далее. Апофорстеритовые серпентиниты - перспективное комплексное безотходное сырье федерального значения.
Полученные в работе экспериментальные данные служат основой для разработки и производства новых видов форстеритовой и форстеритсодержащей керамики.
Положения выносимые на защиту.
Апофорстеритовые серпентиниты Северного Урала близкие по составу к маложелезистому тальку, запасы которого в настоящее время практически выработаны - представляют собой ценное сырье для электронной промышленности.
Оксиды кальция, магния и вода были определяющими факторами формирования форстеритовой керамики функционального назначения. Основные физико-химические закономерности позволяют установить последовательность формирования (кристаллизации) породообразующих минеральных фаз.
3. Экспериментальные и теоретические исследования фазовых
превращений в природных минеральных системах на основе оксидов Са, Mg,
Si, В и введения корректирующих добавок - основа создания форстеритовой
керамики в лабораторных и заводских условиях. Экспериментальные работы
и результаты обработки технологических операций в опытно-промышленных
условиях, на стандартном технологическом оборудовании доказывают,
принципиальную возможность использования природного" сырья для
получения изделий из форстеритовой керамики.
Достоверность и обоснованность научных результатов подтверждается использованием современных апробированных и известных методов исследования процесса получения керамики на основе апофорстеритовых серпентинитов республики КОМИ, контролируемостью условий проведения эксперимента, воспроизводимостью результатов, проверкой их независимыми методами исследования и сравнением с литературными данными.
Апробация работы. Материалы работы докладывались на:
Всесоюзной конференции « Физико-химические основы переработки бедного природного сырья и отходов промышленности при получении жаростойких материалов» (Сыктывкар, 1998); конференции « Геология и минеральные ресурсы южных районов Республики Коми» (Сыктывкар, 1997); конференции « Физико-химические проблемы создания керамики специального и общего назначения на основе синтетических и природных материалов» (Сыктывкар, 1997); XIV Коми республиканской молодежной научной конференции (Сыктывкар, 2000); IV Всероссийской конференции « Физико-химические проблемы создания новых конструкционных керамических материалов. Сырье, синтез, свойства». (Сыктывкар, 2001); научно-практической конференции « Керамические материалы: производство и применение» (Москва, 2001); научной конференции « Прочностные свойства керамики. Огнеупоры и техническая керамика» (Сыктывкар, 2001); международной научно-технической конференции «Новые порошковые и композиционные материалы, технологии, свойства». (Москва, 2006).
Публикации. По теме работы опубликовано: 7 тезисов докладов, 3 статьи.
Личный вклад автора. Автором самостоятельно выполнены работы:
Экспериментальные исследования: разработана технологическая схема получения керамики из серпентинита (прессованием);
Изготовлен пресс-порошок серпентинита, отпрессованы изделия, произведен контроль спеченности образцов; выполнен обжиг изделий, найден интервал спекания серпентинитовых образцов.
Определена объемная усадка образцов, величина водопоглощения, кажущаяся плотность.
4. Исследованы физические свойства форстеритовой керамики:
предел прочности на изгиб, аппроксимация зависимости прочности на изгиб
от плотности и температуры обжига, тангенс диэлектрических потерь,
диэлектрическая проницаемость.
5. Исследовано получение изделий в заводских условиях: физико-химические основы синтеза форстерита и получения керамики, опытно-технологическая проработка, упрочнение керамики в гидротермальных условиях, измерение электрофизических характеристик.
Объем и структура работы. Работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложений; изложена на 134 страницах; содержит 43 рисунка и 23 таблицы.
Измерение кажущейся плотности, открытой пористости и водопоглощения
Количественное определение содержания оксидов, входящих в состав серпентинитов, выполняли в Институте геологии Коми НЦ УрО РАН (г. Сыктывкар) по методике химического анализа оксидных кремнийсодержащих материалов (ГОСТ 2642.0-86 - ГОСТ 2642.9-86). Погрешность определения составила ± 1% при доверительном интервале 0,95. 2.1.2. Измерение кажущейся плотности, открытой пористости и водопоглощения
Кажущуюся плотность, открытую пористость и водопоглощение определяли путем насыщения и последующего гидростатического взвешивания в воде в соответствии с требованиями ГОСТ 2409-80 [118]. Относительная погрешность измерения кажущейся плотности, водопоглощения (W) и открытой пористости (П3) для каждого типа материала составила от 0,5 до 1 % при доверительной вероятности 0,95.
Седиментационный анализ
Седиментационный анализ проводили на электронных весах ВЛЭ-100. Результаты непрерывного определения массы седиментационного осадка фиксировали самописцем в виде зависимости массы седиментационного осадка m от времени оседания t (седиментационная кривая m(t)). Расчет и построение кривых распределения частиц по радиусам проводили аналитическим методом, основанным на уравнениях, описывающих седиментационные кривые с определенной долей приближения [119, 120]. Размеры и количество частиц отдельных фракций полидисперсных образцов устанавливали компьютерной обработкой (с применением стандартного математического программного обеспечения типа MathCad 7.0, ORIGIN 5.0). Погрешность расчета радиуса частиц определяли методом наименьших квадратов.
Термический анализ.
Термический анализ проводили на Derivatograph Q-1500D на воздухе в интервале температур 293-1693 К. Скорость подъема температуры составляла 7,5 К/мин. В качестве эталона использовали кристаллический оксид алюминия. Нагрев образца и эталона проводили в корундовых тиглях в условиях линейного подъема температуры. Погрешность при определении температуры нагрева и массы образцов составила ± 1 %.
Рентгенофазовый анализ.
Фазовый состав образцов определяли методом рентгеновской порошковой дифрактометрии на дифрактометре ДРОН-ЗМ с использованием СиК0 - излучения. Межплоскостные расстояния d/n рассчитывали по формуле Вульфа-Брегга: X (dlri)= , (2.1.5.1) 2sin(20/2) где X = 0.154056 нм - длина волны рентгеновского излучения; 20-величина регистрируемого на рентгенограмме угла отражения, соответствующего максимальной интенсивности профиля линии.
Идентификацию порошковых рентгенограмм проводили по рентгенометрическим данным картотеки Международного Центра Дифракционных Данных (МЦЦД), (JPCD-ICDD).
Относительное содержания кристаллических фаз в материале определяли с помощью программы для рентгенофазового анализа RAPID. При расчете учитывали вклад интенсивностей всех пиков индивидуальной фазы в общую рентгенограмму материала. Погрешность определения количества кристаллических фаз составила ± 5% при доверительной вероятности 0,95.
Содержание аморфной фазы методом РФА не определяли, а констатировали ее присутствие в материале по широкому диффузному пику с максимумом в области углов 20=21-22 на дифрактограмме. Нахождение диффузного пика в области первых отражений кристаллических фаз SiC 21 говорит о том, что аморфная фаза в основном состоит из кремнезема [121].
Для кристаллических фаз образующихся в форстеритовой керамике, были рассчитаны параметры кристаллических решеток. Параметры элементарных ячеек рассчитывали по наиболее интенсивным линиям, соответствующим плоскостям с индексами Миллера [120].
Значения параметров "а", "Ь", "с" определяли по формулам: а=(4Х\У\Ь = Цх 2У\с=- , (2.1.5.2) где X] Х2, Хз- находили из решения системы линейных уравнений: 1 4 (h2+k2+l2)+ , (2.1.5.3) dm 1а2 с где df,kr межплоскостные расстояния. В матричной записи система имеет вид: В=АХ, где В - вектор наблюдений, А- матрица коэффициентов линейных уравнений, Х- вектор определяемых параметров.
Физические свойства форестеритовой керамики, созданной на основе апофорстеритовых серпентинитов, и ее технические аспекты
Из соотношений направления (2) можно установить взаимное расположение двух структур и, таким образом, представить механизм перегруппировки атомов. Эта реакция в общем виде включает минимальную реорганизацию группы Si02 и незначительную миграцию ионов Mg . Происходит некоторый разрыв связей Si-O, так как двухмерные группы Si-0 уступают место отдельным группам форстерита, а общий химический баланс требует, чтобы оставалось некоторое количество кварца.
Ренгеноструктурное изучение порошков, в которых частично произошло превращение кристаллических фаз, позволило обнаружить дополнительную широкую линию. Ее интенсивность вначале увеличивается, а затем падает в температурном интервале, когда происходит превращение. Наблюдаются диффузионные отражения. При этом Ьф и Зсф входят в уравнение (1). Следовательно, очень вероятно, что на 75-80 % объема реакция происходит гомогенно по всей массе с «реакционной структурной единицей», содержащей сравнительно небольшое количество элементарных ячеек.
Вода, (Н20) выделяется из кристалла, что заметно по изменению весовых потерь, а кварц остается внутри решетки. Геометрически представляется вполне возможным, что вода диффундирует в промежутках между слоями структуры серпентина, а оставшийся кварц первоначально регулярнее распределяется в этих же участках структуре, о чем свидетельствуют дополнительные дифракционные линии. Скорость миграции кварца можно подсчитать путем детального изучения диффузионных линий на рентгенограммах.
Появление в системе стеклофазы после 1273-1473К приводит к изменению механизма спекания; в процессе спекания активное участие приникает жидкая фаза. Считается, что оптимальным для спекания форстерита является присутствие 5-15 об. % жидкой фазы [19]. В системе MgO - SiC 2 - жидкая фаза появляется при температуре эвтектики 409К [3]. Более низкой температуры плавления расплава не отмечается и в системе MgO-CaO-SiCb. В изучаемых образцах температура появления жидкой фазы значительно ниже. В обр. ЗА при температуре 1673К расплав составляет более 50% объема, а в обр. 6А более половины материала переходит в жидкую фазу уже при 1623К. Это свидетельствует об образовании в них сложных эвтекических составов и, вероятно, с участием оксидов железа.
Таким образом, экзотермический эффект, наблюдающийся на кривых ДТА в интервале температур 1033-1168К у серпентиновых минералов, обусловлен раскристаллизацией форстерита. Интенсивность этого эффекта зависит от степени раскристаллизации образующихся минеральных фаз продуктов распада серпентинов во время эндотермической реакции. В присутствии значительного количества доломита и кальцита (более 8 масс. %), которые при 1168 и 1198К диссоциируют с образованиями СаО и MgO. Во время разрушения кристаллической решетки серпентина наряду с форстеритом образуются минеральные фазы твердого раствора акерманит-диопсид.
Термообработка серпентинитов приводит к потере кристаллизационной воды вплоть до 1003К, сопровождаясь изменением в массе образца до 15%. Наблюдаемый на термограммах экзотермический эффект при температуре 1053К указывает на процесс формирования кристаллической решетки форстерита и соответствующее изменение фазового состава [2].
В результате термического изучения образцов из опытных масс (ЗА и 6А) под микроскопом установлено, что структура керамики мелкокристаллическая, гранобластовая (6А), гетеробластовая (ЗА). Преобладают кристаллы размером до 8 мкм, реже 20-30 мкм (ЗА). Кристаллические фазы керамических образцов соответствуют форстериту и пироксену. При более высоких температурах (1673-1693К) в образце ЗА наблюдается укрупнение кристаллов форстерита. Возникают микролиты -изометричные зерна, а также чешуйчатые, таблитчатые и иной формы кристаллы форстерита, промежутки, между зернами которого выполнены тончайшими, прерывистыми пленками пироксена. Здесь же появляются кристобалит и стеклофаза. Последняя обычно выделяется в виде образований округлой формы, реже развивается на граничных поверхностях зерен и захватывает их края. Растет количество форстерита округлой формы, что свидетельствует о растворении форстерита в расплаве. Увеличивается пористость (d 50 мкм).
В образце 6А при Т=1623К формируется композиционная структура -различно ориентированные, секущие друг друга трещины шириной 70 мкм, которые выполнены более чистыми кристаллами форстерита. В отраженном свете (рисунок 2.2.7.1) полосы обнаруживаются за счет повышенного содержания пленок пироксена между разобщенными зернами форстерита.
Опытно-технологическая проработка
Форстерит — минерал крайнего ряда твердого раствора форстерит (Mg2Si04) - фаялит (Fe2Si04) группы оливина обладает кристаллической решеткой, относящейся к ромбической сингонии, точечная группа D162h = Pbnm, в которой атомы кислорода имеют плотнейшую упаковку, близкую к гексагональной, атомы магния имеют положения в двух геометрически различных типах, а кремнекислородные тетраэдры направлены поочередно в противоположные стороны вдоль осей а и b что определяет их диэлектрические свойства [3].
Механизм перехода структуры серпентинита при обжиге в структуру форстерита можно определить как послойное преобразование, при этом четыре элементарные ячейки слоя серпентинита трансформируются в три элементарные ячейки форстерита: 4[2Mg3Si205(OH)4] = 3[4Mg2Si04] + 4Si02 + 16H20.
Рентгеноструктурный анализ исходного серпентинита и синтезированного форстерита показывает, что форстерит является более упорядоченным, а его структура приближается к трехмерной плотно упакованной. Соотношение данных структур можно описать следующим отношением параметров решеток: 2ас = bf, 2bc = 3cf, кроме этого серпентиниты могут обладать решетками моноклинной сингонии.
Форстерит является ортосиликатом с отдельными группами [SiO и имеет высокую степень упорядоченности по отношению к исходному серпентиниту. Реорганизация структуры серпентинита в структуру форстерита происходит в результате минимальной перестройки силикатных групп и незначительной миграции ионов магния. Происходит разрыв связей [Si — О], и двумерные группы серпентинита уступают место трехмерным группам форстерита. Такая перестройка приводит к появлению свободного кварца [2].
Процесс начинается при 873К и заканчивается при 1473К. Количественная оценка степени превращения показала, что в процессе обжига образуется до 70 мол. % форстерита. Обжиг сопровождается значительной (до 50 %) объемной усадкой образцов, которую можно скомпенсировать двухстадийным обжигом при 1123 — 1173К на первой ступени и до конечной температуры — на втором. Примесными фазами в материале после обжига являются акерманит и оливин плюс стеклофаза состава тройной эвтектики MgO — СаО — Si02, которая составляет до 20 % по объему. Стеклофаза способствует снижению температуры спекания и ускоряет данный процесс. Состав конечного материала можно регулировать соотношением основных компонентов исходной шихты.
Форстеритовая керамика, полученная на основе природных серпентинитов, обладает микрокристаллическим зерном размерами до 8 мкм, которые увеличиваются при длительной термообработке. Зерна имеют в основном изометрические размеры, наряду с этим встречаются и зерна чешуйчатой и пластинчатой формы. Форма зерна обусловлена условиями их роста, т. е. степенью приближения условий к равновесным. Стеклофаза представляет собой образования округлой формы. Точный состав стеклофазы не установлен в связи с трудностью ее выделения в чистом виде. Физико-химический анализ состава образцов керамики проведен в работе [4]. Рассмотрение образования промежуточных фаз в процессе обжига сырья приводит к следующему: наиболее вероятная, обобщенная реакция в процессе обжига отвечает уравнению: Mg3Si205(OH)4 + уСаСОз = Mg2Si04 + xMgOmCaOkSi02 + gSi02 + Н20 + С02.
Керамика является многофазным продуктом, так как содержит фазы акерманита и диопсида.
Прочность на изгиб керамических образцов, полученных из маложелезистых серпентинитов, практически отвечает требованиям отраслевого стандарта в пределах 147—150 МПа.
В опытно-технологических разработках использовали серпентинит с химическим составом: Si02— 38,06 %, MgO — 37,60 %, CaO — 7 %, потери при прокаливании (п.п.п.) — 16,20 %, остальное — примеси в пределах десятой доли процента.
В процессе работы было изготовлено восемь составов масс: семь шихт с разными добавками в лаборатории Коми государственного педагогического института Факультета технологии и предпринимательства и один состав на ООО «Электрохимический завод "Прогресс"» г. Ухта, Республика Коми. Составы шихт представлены в таблице (4.2.1). В качестве спекающих добавок к серпентиниту вводились борат кальция марки "ч", фторид кальция CaF2 марки "хч", борная кислота Н3ВО3 марки "осч" и оксид магния MgO марки "хч".
Методика нанесения серебряного покрытия на керамику
После сушки изделий, покрытых серебряной пастой производится вжигание серебра. В процессе вжигания серебра происходит восстановление содержащегося в пасте серебра до металлического и прочное сцепление металлического серебра с поверхностью деталей. Восстановление серебра и прочное его сцепление с керамикой происходит при температуре 1073-1123К.
Процесс вжигания серебра можно разбить на три стадии. На первой стадии (313-473К) происходит испарение и удаление летучих веществ из органических пластификаторов и высушивание серебряной пасты на деталях, скорость подъема температуры не более чем 200К/час.
На второй стадии (473-673К) происходит выгорание органических пластификаторов и восстановление серебра. Этот процесс сопровождается бурным выделением углекислого газа. Скорость подъема температуры не должна быть более 150К/час, а среда должна быть в печи окислительная.
На третьей стадии (673-1123К) происходит окончательное восстановление серебра и его вжигание скорость подъема температуры не должна превышать 573-673К.
При 773-873К плавень, содержащийся в пасте, начинает плавиться, превращаясь в стекловидную массу, которая образует коллоидный раствор с металлическим серебром. Процесс вжигания серебра в керамику начинается с 873К и заканчивается при 1123К при максимальной температуре вжигания рекомендуется выдержка 20-30 минут, после чего детали должны быть охлаждены до комнатной температуры при скорости охлаждения не превышающей 623-673К в час.
Для получения сплошного покрытия делается не менее двух вжиганий серебра в керамику.
Состав пасты для серебрения керамики: - Углекислое серебро - 58,5 %; - Окись висмута и борнокислый свинец - 3,2%; - Канифольно-скипидарная связка - 38,3%.
В данной работе ставилась задача получить керамику Ф-58, отвечающую требованиям ОСТ 110309—86 по параметрам: диэлектрическая проницаемость, не более — 9,0; tg 5 (25±Ю С) — 0,0004; удельное объемное сопротивление (при Т 25 ± 5 С) — 100 ГОм»м; предел прочности при изгибе — 147 МПа.
Результаты испытаний электрофизических параметров на дисках и балочках форстеритовой керамики, приготовленной на основе трех изучаемых шихт, приведены в таблице (4.5.1).
Можно видеть, что результаты испытания образцов первых пяти составов, указанных в таблице 2, изготовленных без стадии предварительного синтеза при 1493 К, показали неудовлетворительные результаты по механической прочности (менее 140 МПа), и у них наблюдалась большая линейная усадка (19 %). Следующие шихтовые составы готовились с проведением предварительного синтеза форстерита при 1493К и введением добавки оксида магния до типового состава керамики Ф-58 (42 % Si02,55 % MgO, 2 % В203,1 % другие оксиды).
Образцы керамики, полученной в заводских условиях, имели следующие параметры: плотность материала — 3,376 г/смЗ; водопоглощение — 0,019%; кажущаяся пористость — 0,067 %; ТКЕ— +(137—138)МК-1 (таблица 4.5.1). Таким образом:
На территории севера Урала и Восточной Сибири имеется в достатке минеральное сырье (кальций-магниевые силикаты), которые пригодно для производства различных видов новых керамических и композиционных материалов. На основе этого минерального сырья могут быть открыты нетрадиционные производства керамической промышленности, призванные обеспечить как местные потребности в керамических изделиях (завод "Прогресс" и др.), так и вывоз продукции за пределы Республики Коми. В частности, комплексное изучение и освоение маложелезистых апофорстеритовых серпентинитов и, офикальцитов, впервые установленных авторами на севере Урала, предполагает возможность их использования в электронной, электротехнической и строительной промышленности. На основе офикальцитов разработан состав керамического материала, обладающего способностью к саморазрушению через планируемый срок службы (закладные элементы турболопаток и т.д.). Предложен критерий, позволяющий оценивать способность материала к саморазрушению.
