Дослідження закономірностей отримання пористих структур з субмікронного порошку оксиду алюмінію і його сумішей

Автор(и)

  • Edwin Gevorkyan Український державний університет залізничного транспорту майдан Фейєрбаха, 7, м. Харків, Україна, 61050, Україна https://orcid.org/0000-0003-0521-3577
  • Volodymyr Nerubatskyi Український державний університет залізничного транспорту майдан Фейєрбаха, 7, м. Харків, Україна, 61050, Україна https://orcid.org/0000-0002-4309-601X
  • Yuriy Gutsalenko Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0003-4701-6504
  • Olga Melnik Харківський національний університет Повітряних Сил імені Івана Кожедуба вул. Клочківська, 228, м. Харків, Україна, 61045, Україна https://orcid.org/0000-0002-7923-7566
  • Liudmyla Voloshyna Український державний університет залізничного транспорту майдан Фейєрбаха, 7, м. Харків, Україна, 61050, Україна https://orcid.org/0000-0003-2039-111X

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.216733

Ключові слова:

карбід кремнію, керамічний фільтр, коефіцієнт проникності, оксид алюмінію, полімер, пориста структура

Анотація

Запропоновано економний термічний цикл виробництва керамічних виробів з субмікронних порошків оксиду алюмінію, оксиду титану і оксиду марганцю. Реалізація даного циклу передбачає введення в шихту спеціальної алюмофосфатної зв’язки з метою зниження температури випалу. Встановлено оптимальний склад матеріалу для пінокерамічного фільтра з найбільш високими фізико-механічними властивостями, підібрано оптимальний  метод підготовки вихідної шихти і режим спікання.

За результатами випробувань в умовах виробництва виготовлені алюмооксидні фільтри склали гідну альтернативу відомим аналогам, які використовуються в металургії алюмінію для очищення рідкого металу. Завдяки застосуванню і раціональному дозуванню діоксидів титану, марганцю і алюмофосфату алюмінію в пористих керамічних композиціях на алюмооксидній основі вдалося значно скоротити час і, відповідно, підвищити продуктивність випалу. Отримані результати оцінювалися за рівнем максимальної температури в циклі термообробки відомих технологій. У порівнянні з цими технологіями розроблена технологія забезпечує зростання продуктивності випалу при реалізації пропонованого рішення приблизно на 220 %.

Встановлено, що велика справжня щільність керамічного порошку вимагає великої дисперсності, так як відносно більші частки порошку істотно гірше утримуються в плівках піни і осідають.

При середніх (проміжних) температурах велика втрата ваги відбувається при швидкості нагрівання 10 °С/год. При цьому хід розкладання змінюється зі швидкістю нагріву. Зміна швидкості нагріву з температурою є найбільш ефективним засобом депарафінізації в повітрі. Помітно зменшується час нагріву від температури навколишнього середовища до 200 °С. При певній температурі перед термічним розкладанням зв’язка буде переходити з сильно в’язкого стану в досить рідкий

Біографії авторів

Edwin Gevorkyan, Український державний університет залізничного транспорту майдан Фейєрбаха, 7, м. Харків, Україна, 61050

Доктор технічних наук, професор

Кафедра якості, стандартизації, сертифікації та технологій виготовлення матеріалів

Volodymyr Nerubatskyi, Український державний університет залізничного транспорту майдан Фейєрбаха, 7, м. Харків, Україна, 61050

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра електроенергетики, електротехніки та електромеханіки

Yuriy Gutsalenko, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Старший науковий співробітник

Кафедра інтегрованих технологій машинобудування імені М. Ф. Семка

Olga Melnik, Харківський національний університет Повітряних Сил імені Івана Кожедуба вул. Клочківська, 228, м. Харків, Україна, 61045

Кандидат технічних наук

Кафедра фундаментальних дисциплін

Liudmyla Voloshyna, Український державний університет залізничного транспорту майдан Фейєрбаха, 7, м. Харків, Україна, 61050

Асистент

Кафедра якості, стандартизації, сертифікації та технологій виготовлення матеріалів

Посилання

  1. Raychenko, A. I. (1987). Vliyanie skorosti nagreva na poroobrazovanie v ul'tradisperstnyh poroshkah. Metallurgiya, 5, 14–18.
  2. Schulz, K., Durst, M. (1994). Advantages of an integrated system for hot gas filtration using rigid ceramic elements. Filtration & Separation, 31 (1), 25–28. doi: https://doi.org/10.1016/0015-1882(94)80227-0
  3. Scheffler, M., Colombo, P. (Eds.) (2005). Cellular Ceramics: Structure, Manufacturing, Properties and Applications. Wiley-VCH. doi: https://doi.org/10.1002/3527606696
  4. Gonzenbach, U. T., Studart, A. R., Tervoort, E., Gauckler, L. J. (2006). Stabilization of Foams with Inorganic Colloidal Particles. Langmuir, 22 (26), 10983–10988. doi: https://doi.org/10.1021/la061825a
  5. Pokhrel, A., Park, J. G., Zhao, W., Kim, I. J. (2020). Functional Porous Ceramics Using Amphiphilic Molecule. J. Ceram. Proc. Res., 13 (4), 420–424.
  6. Gevorkyan, E. S., Nerubatskiy, V. P., Mel'nik, O. M. (2010). Goryachee pressovanie nanoporoshkov sostava ZrO2–5%Y2O3. Zbirnyk naukovykh prats Ukrainskoi derzhavnoi akademii zaliznychnoho transportu, 119, 106–110.
  7. Gonzenbach, U. T., Studart, A. R., Tervoort, E., Gauckler, L. J. (2007). Macroporous Ceramics from Particle-Stabilized Wet Foams. Journal of the American Ceramic Society, 90 (1), 16–22. doi: https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2006.01328.x
  8. Pokhrel, A., Park, J. K., Park, S. M., Kim, I. J. (2012). Tailoring the Microstructure of Al2O3-SiO2 Wet Foams to Porous Ceramics. Submitted to J. Ceram. Pro. Res.
  9. Saggio-Woyansky, J., Scott, C., Minnear, W. (1992). Processing of Porous Ceramics. American Ceramic Society Bulletin, 71 (11), 1674–1682.
  10. Akartuna, I., Studart, A. R., Tervoort, E., Gauckler, L. J. (2008). Macroporous Ceramics from Particle‐stabilized Emulsions. Advanced Materials, 20 (24), 4714–4718. doi: https://doi.org/10.1002/adma.200801888
  11. Latella, B. A., Henkel, L., Mehrtens, E. G. (2006). Permeability and high temperature strength of porous mullite-alumina ceramics for hot gas filtration. Journal of Materials Science, 41 (2), 423–430. doi: https://doi.org/10.1007/s10853-005-2654-8
  12. Taslicukur, Z., Balaban, C., Kuskonmaz, N. (2007). Production of ceramic foam filters for molten metal filtration using expanded polystyrene. Journal of the European Ceramic Society, 27 (2-3), 637–640. doi: https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2006.04.129
  13. Gauckler, L. J., Waeber, M. M., Conti, C., Jacob-Duliere, M. (1985). Ceramic Foam For Molten metal Filtration. JOM, 37 (9), 47–50. doi: https://doi.org/10.1007/bf03258640
  14. Zhou, M., Shu, D., Li, K., Zhang, W. Y., Ni, H. J., Sun, B. D., Wang, J. (2003). Deep filtration of molten aluminum using ceramic foam filters and ceramic particles with active coatings. Metallurgical and Materials Transactions A, 34 (5), 1183–1191. doi: https://doi.org/10.1007/s11661-003-0138-5
  15. Hunter, T. N., Pugh, R. J., Franks, G. V., Jameson, G. J. (2008). The role of particles in stabilising foams and emulsions. Advances in Colloid and Interface Science, 137 (2), 57–81. doi: https://doi.org/10.1016/j.cis.2007.07.007
  16. Pokhrel, A., Seo, D. N., Cho, G. H., Kim, I. J. (2013). Inorganic Phosphate Wet Foams Stabilization to Porous Ceramics by Direct Foaming. Asian Journal of Chemistry, 25 (15), 8281–8284. doi: https://doi.org/10.14233/ajchem.2013.14712
  17. Koch, D., Schulz, K., Seville, J. P. K., Clift, R. (1993). Regeneration of Rigid Ceramic Filters. Gas Cleaning at High Temperatures, 244–265. doi: https://doi.org/10.1007/978-94-011-2172-9_16
  18. Yang, F. K., Li, C. W., Lin, Y. M., Wang, C. G. (2012). Fabrication of Porous Mullite Ceramics with High Porosity Using Foam-Gelcasting. Key Engineering Materials, 512-515, 580–585. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.512-515.580
  19. Gevorkyan, E. S., Rucki, M., Kagramanyan, A. A., Nerubatskiy, V. P. (2019). Composite material for instrumental applications based on micro powder Al2O3 with additives nano-powder SiC. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 82, 336–339. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2019.05.010
  20. Powell, S. J., Evans, J. R. G. (1995). The Structure of Ceramic Foams Prepared from Polyurethane-Ceramic Suspensions. Materials and Manufacturing Processes, 10 (4), 757–771. doi: https://doi.org/10.1080/10426919508935063
  21. Schuster, P., Chiari, B. (1980). Foamed Ceramic Element and Process for Making Same. Ceramic International, 6, 27–36.
  22. Barone, M. R., Ulicny, J. C. (1989). Organic binder in Ceramic Powder Compact. Ceram Powder Science, 15 (1), 578–583.
  23. Sarkar, N. (1979). Thermal gelation properties of methyl and hydroxypropyl methylcellulose. Journal of Applied Polymer Science, 24 (4), 1073–1087. doi: https://doi.org/10.1002/app.1979.070240420
  24. Hevorkian, E. S., Nerubatskyi, V. P. (2009). Do pytannia otrymannia tonkodyspersnykh struktur z nanoporoshkiv oksydu aliuminiu. Zbirnyk naukovykh prats Ukrainskoi derzhavnoi akademiyi zaliznychnoho transportu, 111, 151–167.
  25. Hevorkian, E. S., Nerubatskyi, V. P. (2009). Modeliuvannia protsesu hariachoho presuvannia AL2O3 pry priamomu propuskanni zminnoho elektrychnoho strumu z chastotoiu 50 Hts. Zbirnyk naukovykh prats Ukrainskoi derzhavnoi akademiyi zaliznychnoho transportu, 110, 45–52.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-12-31

Як цитувати

Gevorkyan, E., Nerubatskyi, V., Gutsalenko, Y., Melnik, O., & Voloshyna, L. (2020). Дослідження закономірностей отримання пористих структур з субмікронного порошку оксиду алюмінію і його сумішей. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(6 (108), 41–49. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.216733

Номер

Том 6 № 6 (108) (2020): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Edwin Gevorkyan, Volodymyr Nerubatskyi, Yuriy Gutsalenko, Olga Melnik, Liudmyla Voloshyna

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.