Medžiagų mokslo teorija egzaminui

4.1. Keraminių medžiagų klasifikacija, svarbiausios savybės Keramika - tai labai įvairios paskirties konstrukcinių medžiagų grupė, kurios pavadinimas kilęs iš graikų kalbos žodžio "keramikos" = molinis. Šiuo metu keraminėmis medžiagomis vadinamos ne tik iš molių, bet ir iš kitų žaliavų (karbonatų, silikatų, aliumosilikatų, oksidų ir pan.) aukštose temperatūrose išdegtos medžiagos, kurioms atvėsus susidaro akmens pavidalo kieta šukė. Pagal gamybos būdą ir gaminių paskirtį, išskiriama: *statybinė keramika (keraminės plytos, keraminiai tuščiaviduriai akmenys, apdailos plytelės, čerpės, drenos, keramzitas, agloporitas); *sukepamoji keramika (klinkerinės plytos, grindų plytelės, kanalizacijos vamzdžiai, rūgštims atsparūs indai ir gaminiai); *ugniai atsparios medžiagos (krosnių išklojos, eksploatuojamos 1000...3000 °C temperatūrose, pvz. ThO2.; *dailioji keramika (ne tik meniniai, dekoratyviniai, porceliano ir fajanso gaminiai,bet ir keraminiai laboratoriniai indai bei keraminė aparatūra, santechniniai, elektrotechniniai ir radiotechniniai gaminiai); *techninė ir specialioji keramika (specialių savybių keraminiai gaminiai aviacijos, kosminių laivų ir raketų gamybai, atominei ir metalurgijos pramonei, elektronikai ir radioelektronikai). Atskirą pogrupį sudaro specialioji medicininė keramika (dirbtiniai širdies vožtuvai, kaulai, sąnariai , dantys ir pan.) Naujausios keraminės medžiagos kermetai ne tik stipresni už metalus, bet ir labai atsparūs korozijai. Pagal keraminės šukės poringumą visi keraminiai gaminiai skirstomi į dvi grupes: 1) poringuosius, kurių vandens įmirkis > 5 % (keraminės, statybinės, skylėtos bei poringos plytos, tuščiaviduriai blokai, drenos, apdailos plytelės); 2) sukepusiuosius, kurių vandens įmirkis 97 %) dinasas naudojamas Marteno krosnių, stiklo lydymo, koksavimo krosnių skliautams mūryti, elektrinėse plieno lydymo krosnyse. Terminiam patvarumui ir atsparumo bazinių šlakų poveikiui padidinti pridedama 20...50% SiC (karborundo) (terminis patvarumas padidėja iki 15...20 ciklų). Plačiai naudojami taip pat lengvasvoriai termoizoliaciniai dinaso gaminiai. Kvarcinė keramika - labai stipri, termiškai patvari. Ši chemiškai ir ugniai atspari medžiaga gaminama iš lydyto kvarco. Lydytas kvarcas labai smulkiai sumalamas rutuliniuose malūnuose, kurių iškloja ir rutuliai pagaminti taip pat iš lydyto kvarco. Malinys sumaišomas su organiniais rišikliais, po to formuojami gaminiai, kurie išdegami 1200... 1300 °C temperatūroje. Kvarcinė keramika naudojama stiklo lydymo krosnims iškloti, veidrodinio stiklo formavimo ir grūdinimo krosnyse, plieno ir spalvotųjų metalų metalurgijoje. Skaidrios kvarcinės ugniai atsparios, medžiagos gaminamos išlydant kalnų krištolą, kuriame SiO2 = 99,8 % Kvarcinė ugniai atspari keramika nuo kitų keramikos rūšių skiriasi labai mažu šiluminiu plėtimosi koeficientu α ir dideliu terminiu patvarumu, palyginti nedideliu λ ir dideliu stipriu gniuždant -250... 600 MPa ir daugiau. Kvarcinė keramika skirta ilgalaikei eksploatacijai 1200... 1300 °C temperatūroje, nors trumpam temperatūra gali siekti ir 1600... 1700 C. Pagrindinė priežastis, ribojanti kvarcinių ugniaatsparų naudojimą - kristobalito kristalizacija temperatūrose, aukštesnėse kaip 1200 C, dėl kurios labai pablogėja jų terminis patvarumas ir sumažėja stiprumas. Be to kvarciniams ugniaatsparams būdingas padidintas trapumas. Baziniai ugniaatsparai yra ugniai atsparios medžiagos bazinio oksido MgO pagrindu. Grynas MgO lydosi 2825 °C temperatūroje, todėl ugniaatsparai, kuriuose yra didelis kiekis MgO, pasižymi dideliu atsparumu ugniai. Magnezitiniai ugniaatsparai gaunami dideliu slėgiu presuojant gaminius iš aukštoje temperatūroje išdegto magnezito MgCCb, kuriame būna ne mažiau kaip 85% periklazo - labai tankaus iš MgO lydalo susidariusio MgO. Magnezitinių gaminių atsparumas ugniai didesnis kaip 2000 °C. Net aukštose temperatūrose (>1600 °C) baziniai šlakai ir išlydytas metalas mažai veikia sukepusį magnezitą. Pagrindinis magnezitinių ugniaatsparų trūkumas - mažas terminis patvarumas. Į formavimo masę įmaišius boksitų arba AI2O3, kurie keraminėje šukėje sudaro špinelį MgO-Ak03, šių ugniaatsparų terminis atsparumas padidėja. Špinelio MgO-Ak03 stipris didžiausias tarp dvigubų oksidų su MgO, o jo linijinis plėtimosi koeficientas gerokai mažesnis už periklazo MgO. Magnezitiniai ugniaatsparai dažniausiai naudojami metalurgijos pramonėje. Magnezitochromitiniai ir chromomagnezitiniai ugniaatsparai priskiriami prie špinelinių gaminių. Špinelių bendra formulė išreiškiama taip: ROR2O3; čia RO gali būti MgO, FeO, ZnO, MnO; o R2O3 - AI2O3, Fe203, CnOs, MmOs. Ugniaatsparų gamyboje svarbiausias yra magnio - aliuminio špinelis MgO-Al203 (MgAk04) ir magnio bei geležies chromitai: MgO'Cr203> MgCr203 FeCr203. Šios rūšies ugniaatsparai gali būti degti ir nedegti. Juose periklazo MgO ir aukščiau minėtų junginių santykiniai kiekiai gali būti įvairūs, nuo to priklauso ugniaatsparo savybės ir pavadinimas.Gaminami iš chromitų, boksitų ir sukepinto magnezito. Gaminiai skirti krosnių skliautams, degami net 1750... 1760 °C temperatūroje. Chromomagnezitiniais ugniaatsparais išklojami Marteno krosnių, labai atsparių ugniai gaminių degimo krosnių skliautai, cemento degimo krosnių degimo zonos. Jie termiškai patvaresni ir chemiškai atsparesni už Chromitiniai ugniaatsparai - tai specialios paskirties ugniaatsparai. Dažniausiai iš šių ugniaatsparų įrengiamos magnezitinius ir aliumosilikatinius ugniaatsparus atskiriančios juostos. Chromitiniai ugniaatsparai labai atsparūs rūgščių ir bazinių šlakų poveikiui. Gaminami iš sodrinto chromito, gali būti praturtinami periklazu, dažniausiai naudojamas tik organinis rišiklis, gaminiai degami -1600 C temperatūroje. Forsteritiniai ugniaatsparai sudaryti iš forsterito - magnio ortosilikato Mg2Si04 ir priedų, didinančių gaminių atsparumą šlakams arba terminiams smūgiams - periklazo špinelių (30... 10 %). Forsteritas lydosi maždaug 1890 °C temperatūroje. Iki 1400 °C temperatūros forsteritiniai gaminiai labai atsparūs šlakams, kuriuose daug Fe. Forsteritinių gaminių terminis patvarumas nedidelis dėl forsterito kristalų linijinio plėtimosi koeficiento anizotropijos (αt = (7,6.. .22)-10-6). Jų terminis patvarumas padidinamas špinelių priedais. Forsteritinių gaminių atsparumas ugniai būna 1800... 1850 °C, deformacijų pradžios temperatūra 1600... 1700 °C, stipris gniuždant 50...60 MPa. Jie naudojami metalurgijoje, stiklo pramonėje, cemento gamyboje, gaminami iš olivino (forsteritas + fajalitas); talko, serpentino ir dunito Dolomitiniai gaminiai gaminami iš aukštoje temperatūroje (1500... 1600 °C) gerai sukepinto dolomito. Dolomitinių gaminių atsparumas ugniai - iki 2000 °C, deformacijų pradžios temperatūra 1600... 1700 °C, stipris gniuždant 100... 180 MPa; jie atsparus baziniams šlakams, tačiau rūgštūs šlakai juos ardo. Dolomitinės ugniai atsparios medžiagos būna su laisvu CaO ir be laisvų kalkių. Gaminiai su laisvu CaO ore greitai suyra dėl CaO hidratacijos, tačiau už gaminius be laisvo CaO jie atsparesni šlakams ir patvaresni nuolatinio veikimo metalurgijos įrenginiuose. Dolomitiniai gaminiai naudojami plieno ir spalvotoje metalurgijoje, dažnai pakeičiant brangesnius magnezitinius ugniaatsparus. Iš specialiųjų ugniaatsparų be anksčiau išnagrinėtų karbidų, nitridų, koridų svarbiausi anglingieji gaminiai. . Anglingųjų ugniai atsparių gaminių sudėtyje yra daug vienos ar kitos modifikacijos anglies. Gryna anglis yra viena iš atspariausių ugniai medžiagų, ji nesilydo, o 3500...4000 °C temperatūroje sublimuojasi. Anglingosios ugniai' atsparios, medžiagos gerai laidžios šilumai, jų nevilgo šlakai ir išlydyti metalai, todėl jos labai plačiai naudojamos metalurgijoje grynų metalų lydymui, aukštatemperatūrių elektros lydymo krosnių elektrodai, elektrolizės vonios. Chemijos pramonėje jos plačiai naudojamos kaip chemiškai atsparios medžiagos. Pagrindinis trūkumas - palyginti žemoje (650...700 C) temperatūroje greitai oksiduojasi, jei jas veikia O2 arba jo junginiai. Plačiausiai naudojami grafitiniai, kohsiniai ir karborundiniai (SiC) ugniai atsparus anglingieji gaminiai Jie gaminami iš susmulkintų anglingų medžiagų, šamoto (10.. .30 %) ir rišiklių: ugniai atsparaus molio (20. ..50 %), karštos akmens anglių dervos (20. ..25 %). Grafitiniai tigliai degami 800... 1000 °C, o koksiniai arba karborundiniai gaminiai 1100... 1500 °C temperatūroje. Kad nesioksiduotų, gaminiai užberiami kokso trupiniais, antracitu arba rupiu kvarciniu smėliu. Ugniai atsparūs skiediniai ir betonai Ugniai atspariais skiediniais ugniai atsparūs gaminiai sujungiami mūre, iš jų plūkiamas krosnių padas, jais aptinkuojamos pačios ugniai atsparios medžiagos apsaugai nuo mechaninių poveikių. Ugniai atsparūs betonai naudojami vietoje gaminių, kai juos dėl sudėtingos geometrinės formos arba didelių matmenų sunku pagaminti. Tačiau dažniausiai ugniai atsparūs betonai būna ne tokie patvarūs, kaip ugniai atsparūs gaminiai. Skiediniai turi būti tam tikro tinkamo tirštumo, kad jie, gerai užpildytų ugniai atsparių gaminių tarpus, plyšius ir nelygumus, gerai susijungtų su ugniai atspariu gaminiu ir sukietėję nesutrūkinėtų. Skiedinius sudaro: liesiklis, plastiškas rišiklis ir vanduo. Jų liesiklis toks, kaip ir jungiamieji gaminiai, o rišiklis - dažniausiai ugniai atsparus molis (15...30 %), dinaso skiedinių - iki 15 %. Ugniai atsparūs skiediniai gaminami vartojimo vietoje. Ugniai atsparūs betonai gaminami iš inertinių ugniai atsparių užpildų ir mineralinės arba organinės rišamosios medžiagos Pagal užpildą ugniai atsparūs betonai skirstomi į šamotinius, magnezitinius, chromitinius, korundinius ir 1.1,. Jų atsparumas ugniai didesnis kaip 1580 °C, o reikiamą stiprumą bei kitas savybes jie įgauna pirmo eksploatacinio degimo metu. Pluoštinės ugniai atsparios medžiagos Pluoštinės ugniai atsparios medžiagos - tai labai efektyvios ir perspektyvios medžiagos, sudarytos iš didelio poringumo ir nedidelio vidutinio tankio pluošto, kurį sudaro įvairaus ilgio, orientacijos ir įvairios skerspjūvio formos ugniai atsparūs plaušeliai. Ugniai atsparūs pluoštai naudojami ir tose srityse kuriose tanki ugniai atspari keramika nenaudojama. Periodinio veikimo krosnyse su pluoštine izoliacija šilumos reikia beveik dvigubai mažiau, nei įprastose krosnyse, be to, krosnių konstrukcijų masė sumažėja -60 %, krosnies sienų storis -1/3, o ugniai atsparios išklojos storis ~ 2...3 kartus. Panaudojus pluoštinę iškloją, nuolatinio veikimo krosnys gali būti pakeičiamos periodinėmis, nes efektyvi pluoštinė iškloja net 10 kartų sumažina krosnies akumuliuojamos šilumos kiekį jos įkaitinimo metu, lyginant su tradicine ugniai atsparių plytų iškloja. Be to, krosnių iškloja iš pluoštinių ugniai atsparių medžiagų yra iki 35 % pigesnė už ugniai atsparių plytų ar betono, ji įgalina suintensyvinti pusgaminių degimo režimus, sutrumpinti jų laiką Dėl aukštos žaliavų įkrovos lydymosi temperatūros oksidinį pluoštą gauti iš lydalo sunku, todėl perdirbami ugniai atsparių oksidų ar jų junginių tirpalai, zoliai, geliai ir šlikeriai. Paprastai po išplaušinimo pusgaminis - padrikas pluoštas kaitinamas iki 1100... 1700 °C temperatūros, tam, kad suformuotas pluoštas taptų oksidiniu. Plačiausiai paplitęs aukštatemperatūrių pluoštų gamybos būdas - ekstruzija iš tirpalų ar šlikerių. Tirpalai ar šlikeriai pro filjeres turi išsispausti ilga gija, o ne lašais, todėl jie turi būti klampūs. Reikiamas klampumas gaunamas juos koncentruojant: išgarinant vandenį 50...90 °C temperatūroje, polimerizuojant zolius, polikondensuojant polimerų priedais ir kitais būdais. Kai oksido koncentracija pluošto pusgaminyje yra apie 50 %, jis degamas. Paprastas oksidinio pluošto gavimo būdas yra toks; koncentruoto ugniai atsparaus oksido ir iki 2 % linijinio polimero mišinio ekstruzija į greitai tirpiklius išgarinančią aplinką, Naudojami polimerai, kurių polimerizacijos laipsnis per 2000 ir molekulinė masė 10 ...10 , pvz., termiškai stabilūs polietilenoksidas, poliakrilamidas ir kiti. Į pradinius žaliavų tirpalus pridedama įvairių priedų. Kad sukepančiame oksidiniame pluošte neaugtų kristalai, naudojami kristalų augimo inhibitoriai Inhibitoriais gali būti boro, anglies, karbidų, nitridų kristaliukai. Kai kurie priedai suteikia pluoštui specifinių savybių. Pavyzdžiui, anglies priedas (10... 15 %) padidina oksidiniu pluoštų stiprumą ir standumą. Kitas oksidinio pluošto gavimo būdas - plastifikuotų masių ekstruzija. Oksidų miltelių ir priedų mišinys maišomas su plastikliais (krakmolu, želatina) bei termoplastikliais (parafinu, vašku) ir spaudžiamas pro presų filjeres. Ugniai atsparių oksidų milteliai turi būti labai smulkūs (

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!