Головна » Статті » Конференція_2016_10_20-21 » Секція_4_Технічні науки

КЕРАМИЧЕСКИЕ ТЕРМО- И ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ

Салычиц Ольга

к.х.н., старший преподаватель

Белорусский государственный технологический университет

г. Минск, Республика Беларусь

 

КЕРАМИЧЕСКИЕ ТЕРМО- И ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ

 

Машиностроительная отрасль является одной из главных составляющих экономического развития промышленно развитых стран. В Республике Беларусь одним из основных направлений является сельскохозяйственное машиностроение, позволяющее практически в полной мере обеспечивать необходимыми машинами и оборудованием агропромышленный комплекс страны. Экономическое развитие ведущих предприятий отрасли (ОАО «Гомсельмаш», ОАО «Минский тракторный завод» и др.) направлено на повышение конкурентоспособности выпускаемой продукции, в том числе, на основе разработки и внедрения энерго- и ресурсосберегающих технологий и модернизации производства. Керамические материалы находят широкое применение в термических установках на предприятиях сельскохозяйственного машиностроения. Традиционно в таких установках используется керамика специального назначения – магниевый алюмосиликат (кордиерит Mg2Al4Si5O18), обладающий термостойкостью и электроизоляционными свойствами. Однако повышенная пористость, невысокие механические прочность и плотность кордиеритовой керамики обуславливают недолговечность изделий из кордиерита. Указанные недостатки, а также высокая стоимость изделий из-за высокой энергоемкости производства кордиеритовой керамики (1350–1450°С) несколько снижают экономическую целесообразность их применение в современных технологических процессах.

С целью улучшения эксплуатационных характеристик и уменьшения энергоемкости производства магнийалюмосиликатных материалов проведены комплексные исследования влияния модифицирования системы 2MgO×2Al2O3×5SiO2, соответствующей стехиометрическому содержанию оксидов MgO, Al2O3 и SiO2 в кордиерите, оксидами MnO, FeO и ZnO на процессы фазообразования и физико-химические, тепло- и электрофизические свойства кордиеритоподобных керамических материалов. Составы исследуемых композиций (2–X)MgO×XЭО×2Al2O3×5SiO2 (0 < Х < 2), где Э – Mn(II), Fe(II) и Zn получены в результате частичной или полной эквимолекулярной замены MgO в составе 2MgO×2Al2O3×5SiO2 на MnO, FeO и ZnO [1, 2].

Установлено интенсифицирующее влияние модифицирующих добавок на процессы образования и степень спекания разработанных материалов, подтверждающееся улучшением их основных физико-химических характеристик при температурах синтеза на 100–250°С меньше по сравнению с кордиеритом: водопоглощение уменьшается на 40 %, кажущаяся плотность увеличивается на 37–39 % (rкаж = (2,74–2,91)∙103 кг/м3), открытая пористость уменьшается на 77–90 % (По = (0,79–1,90)%). Исследована кинетика процессов фазообразования в системах (2–X)MgO×XЭО×2Al2O3×5SiO2, модифицированных оксидами различной природы. В системах, модифицированных оксидами основной химической природы (MnO, FeO), образуются соединения алюмосиликатного ряда Mg2-yЭyAl4Si5O18 (0,5 < y < 1,5), где Э – Mn(II), Fe(II), как и в случае системы 2MgO×2Al2O3×5SiO2, а оксидом амфотерной природы (ZnO) – силикаты и алюминаты Mg1-xЭxAl2O4 (0,25 < x < 0,75), где Э – Zn. Интенсификация процессов фазообразования в модифицированных системах подтверждается увеличением значений констант скоростей процессов образования алюминатов и алюмосиликатов по сравнению с исходной немодифицированной системой 2MgO×2Al2O3×5SiO2 [1, 2].

Изучены тепло- и электрофизические характеристики керамических материалов. Температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) модифицированных керамических композиций ((1,2–2,5)·10–6 К–1), измеренный при 100°С, уменьшается на 27–30 %, а цинк- и марганецсодержащие композиции имеют более высокое удельное объемное электрическое сопротивление ((0,7–2,4)·1011 Ом×см) по сравнению с кордиеритом Mg2Al4Si5O18 (3,2·1010 Ом×см) [1, 2]. Все исследуемые материалы, полученные в интервале температур обжига (1050–1200°С) имеют механическую прочность на изгиб (60,0–91,5 МПа) в 1,15–2,1 раза выше по сравнению с исходным составом кордиерита.

Комплексные исследования позволили установить интенсифицирующее действие модифицирующих оксидов MnO [3], FeO и ZnO на процессы фазообразования в системах (2–X)MgO·XЭO·2Al2O3·5SiO2 (Э – Mn (II), Fe (II) и Zn), приводящее к снижению температуры синтеза керамических материалов на 100–250°С по сравнению с температурой синтеза кордиерита Mg2Al4Si5O18. Улучшение физико-химических, тепло- и электрофизических свойств разработанных керамических материалов в сочетании с уменьшением энергоемкости их производства по сравнению с применяемым в настоящее время аналогом (Mg2Al4Si5O18 кордиеритом) позволяет считать, что использование конструкционных материалов на основе исследованных систем в современном термическом оборудовании (печах цементации металлоизделий и др.) предприятий сельскохозяйственного машиностроения за счет экономии материальных затрат будет более экономически целесообразным.

 

Литература

1. Salychits O.I., Orekhova S.E. (2 – x) MgO∙x(MnO, FeO)∙2Al2O3∙5SiO2 (x = 0–2) ceramic materials and heat effects of their formation [Text] // Inorganic materials. 2011. Vol. 47, № 8. P. 899–995.

2. Салычиц, О.И. Термостойкие электроизоляционные керамические материалы для электротермического оборудования [Текст] / О.И. Салычиц // Технологии реновации машин и оборудования: материалы Всеросс. науч-практ. конф. и XI Промыш. салона, г. Уфа, 25–26 фев. 2016 г./ Башкирский ГАУ; редкол.: М.Н. Фархшатов [и др.]. – Уфа, 2016.– С. 269–272.

3. 10. Термостойкая электроизоляционная керамика: пат. 12848 Респ. Беларусь. МПК9 C 04 B 35/18 [Текст] / С.Е. Орехова, Е.М. Дятлова, О.И. Салычиц. – № а 20080770; заявл. 12.06.08; опубл. 28.02.10, Бюл. № 1.

Категорія: Секція_4_Технічні науки | Додав: Admin (19.10.2016)
Переглядів: 275
Всього коментарів: 0