Визначення впливу фосфату алюмінію на властивості кварцової кераміки

Автор(и)

  • Олена Віталіївна Карасик Український державний хіміко-технологічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-5499-3971
  • Тетяна Іванівна Козирєва Український державний хіміко-технологічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-9788-1005
  • Владислав Вікторович Душин Сумський національний аграрний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-0096-3398

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.224220

Анотація

Одним із суттєвих недоліків матеріалів, отриманих на основі кварцового скла, є їх схильність до кристалізації кристобаліту в процесі випалу і, як наслідок, значне погіршення експлуатаційних характеристик. З метою запобігання кристалізації кварцової кераміки при спіканні використовують ряд добавок.Однак всі відомі варіанти відрізняються рядом недоліків, а саме, відносно невисокими значеннями міцності і підвищеними значеннями температурного коефіцієнту лінійного розширення виробів.

У зв'язку з цим, перспективним напрямком дослідження є вивчення впливу добавки фосфату алюмінію на властивості кварцової кераміки. Встановлено, що за сукупністю властивостей найбільш позитивний вплив на характеристики кварцової керамікичинить добавка AlPO4 в кількості 20 мас.%. За даними диференційно-термічного аналізу відмічається, що до температури 1200°С в базових сумішах не відбувається помітних фазових і модифікаційних перетворень. В ході роботи визначено, що найбільш доцільним є наступний режим випалу: окислювальне середовище;вироби занурюють в гарячу піч, після витримки при максимальній температурі витягують з гарячої печі, охолодження відбувається повільно на повітрі. Отримані таким чином матеріали характеризуються наступними властивостями: α=31,6·10-7град-1; σсж=153 МПа; П=2,7%; tgδ та ε (частота 1010 Гц, температура 20°С) 0,001 та 10 відповідно.Відзначається, що основною кристалічною фазою, яка переважає в зразках, є фосфат алюмінію. Мікроструктура матеріалу характеризується наявністю невеликої кількості залишкових пор та щільно спеченим черепком.

Запропоноване рішення дозволить значно зменшити енерговитрати, підвищити техніко-економічні показники виробництва і поліпшити основні властивості виробів з кварцової кераміки поліфункціонального призначення

Біографії авторів

Олена Віталіївна Карасик , Український державний хіміко-технологічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра хімічної технології кераміки, скла та будівельних матеріалів

Тетяна Іванівна Козирєва , Український державний хіміко-технологічний університет

Старший науковий співробітник

Кафедра хімічної технології кераміки, скла та будівельних матеріалів

Владислав Вікторович Душин , Сумський національний аграрний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра будівельних конструкцій

Посилання

  1. Romashin, A. G. (2004). Nauchnye i prakticheskie aspekty izgotovleniya krupnogabaritnyh, slozhnoprofil'nyh izdeliy iz kvartsevoy keramiki. Chast' I. Statisticheskiy analiz ustoychivosti tehnologicheskogo protsessa izgotovleniya izdeliy. Novye Ogneupory (New Refractories), 9, 34–40.
  2. Romashin, A. G. (2004). Nauchnye i prakticheskie aspekty izgotovleniya krupnogabaritnyh, slozhnoprofil'nyh izdeliy iz kvartsevoy keramiki. Chast' II. Analiz vzaimosvyazi urovnya svoystv tehnologicheskih parametrov s kachestvom izdeliy iz kvartsevoy keramiki. Novye Ogneupory (New Refractories), 11, 20–27.
  3. Pivinskii, Y. E. (2017). The half of a century period of the domestic ceramics technology development. Part I. Novye Ogneupory (New Refractories), 3, 105–112. doi: https://doi.org/10.17073/1683-4518-2017-3-105-112
  4. Pivinskii, Y. E. (2017). Half a century development of the domestic quartz ceramics industry. Part 2. Novye Ogneupory (New Refractories), 5, 23–30. doi: https://doi.org/10.17073/1683-4518-2017-5-23-30
  5. Pivinskii, Y. E. (2017). Half a century development of the domestic quartz ceramics industry. Part 3. Novye Ogneupory (New Refractories), 7, 12–19. doi: https://doi.org/10.17073/1683-4518-2017-7-12-19
  6. Romashin, A. G., Rusin M. Yu., Boroday, F. Ya. (2004). Konstruktsionnye keramicheskie i voloknistye materialy na osnove kvartsevogo stekla. Novye Ogneupory (New Refractories), 10, 12–18.
  7. Kilikoglou, V., Vekinis, G., Maniatis, Y., Day, P. M. (1998). Mechanical performance of quartz-tempered ceramics: Part I, strength and toughness. Archaeometry, 40 (2), 261–279. doi: https://doi.org/10.1111/j.1475-4754.1998.tb00837.x
  8. Suzdal'tsev, E. I. (2014). Ceramic radio-transparent materials yesterday, today and tomorrow. Novye Ogneupory (New Refractories), 10, 5–18. Available at: https://newogneup.elpub.ru/jour/article/view/560/565
  9. Suzdal'tsev, E. I. (2002). Radioprozrachnye, vysokotermostoykie materialy XXI veka. Ogneupory i tehnicheskaya keramika, 3, 42–50.
  10. Khomenko, E. S., Zaichuk, A. V., Karasik, E. V., Ivchenko, V. D., Sribniak, N. M., Datsenko, B. M. (2020). Improvement of strength characteristics of quartz ceramics. Functional Materials, 27 (2), 264–269. doi: https://doi.org/10.15407/fm27.02.264
  11. Polyakova, I. G. (2012). The Main Silica Phases and Some of Their Properties. Glass: selected properties and crystallization, 197–268. doi: https://doi.org/10.1515/9783110298581.197
  12. Chaklader, A. C. D., Roberts, A. L. (1961). Transformation of Quartz to Cristobalite. Journal of the American Ceramic Society, 44 (1), 35–41. doi: https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1961.tb15344.x
  13. Pagliari, L., Dapiaggi, M., Pavese, A., Francescon, F. (2013). A kinetic study of the quartz–cristobalite phase transition. Journal of the European Ceramic Society, 33 (15-16), 3403–3410. doi: https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2013.06.014
  14. Holmquist, S. B. (1961). Conversion of Quartz to Tridymite. Journal of the American Ceramic Society, 44 (2), 82–86. doi: https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1961.tb15355.x
  15. Damby, D. E., Llewellin, E. W., Horwell, C. J., Williamson, B. J., Najorka, J., Cressey, G., Carpenter, M. (2014). The α–β phase transition in volcanic cristobalite. Journal of Applied Crystallography, 47 (4), 1205–1215. doi: https://doi.org/10.1107/s160057671401070x
  16. Kolobov, A. Y., Sycheva, G. A. (2020). Features of Crystallization and Characteristics of Quartz Glass Obtained on OAO Dinur Plasma Torches from the Quartz Sand of the Ramenskii Deposit. Glass Physics and Chemistry, 46 (3), 249–255. doi: https://doi.org/10.1134/s1087659620030049
  17. Nasyrov, R. S., Popov, S. A. (2012). Melting conditions for quartz glass of high purity and structural perfection. Glass and Ceramics, 69 (7-8), 224–228. doi: https://doi.org/10.1007/s10717-012-9451-z
  18. Borodaj, F. J., Suzdal'tsev, E. I., Shushkova, O. P. (2012). Pat. No. RU2513745C2. Method of producing quartz ceramics with lower annealing temperature. No. 2012127968/03; declareted: 03.07.2012; published: 20.04.2014, Bul. No. 11.
  19. Ivakhnenko, Y. A., Varrik, N. M., Maksimov, V. G. (2016). The high-temperature radiolucent ceramic composite materials for the radomes and other products of aviation engineering (review). Proceedings of VIAM, 5, 36–43. doi: https://doi.org/10.18577/2307-6046-2016-0-5-5-5
  20. Khomenko, E. S., Karasik, E. V., Goleus, V. I. (2017). Impact of kaolin addition on properties of quartz ceramics. Functional Materials, 24 (4), 593–598. doi: https://doi.org/10.15407/fm24.04.593
  21. Khomenko, E. S., Zaichuk, A. V., Karasik, E. V., Kunitsa, A. A. (2018). Quartz ceramics modified by nanodispersed silica additive. Functional materials, 25 (3), 613–618. doi: https://doi.org/10.15407/fm25.03.613
  22. Nosenko, A. V., Hordieiev, Y. S., Goleus, V. I. (2018). Negative thermal expansion of titanium (III) oxide. Voprosy Khimii i Khimicheskoi Tekhnologii, 1, 87–91. Available at: https://udhtu.edu.ua/public/userfiles/file/VHHT/2018/1/Nosenko.pdf
  23. Devamani, R., Alagar, M. (2012) Synthesis and Characterization of Aluminium Phosphate Nanoparticles. International Journal of Applied Science and Engineering Research, 1 (6), 769–775. doi: https://doi.org/10.6088/ijaser.0020101078
  24. Pivinskii, Y. E. (2007). Nanodisperse silica and some aspects of nanotechnologies in the field of silicate materials science. Part 2. Refractories and Industrial Ceramics, 48 (6), 435–443. doi: https://doi.org/10.1007/s11148-008-9009-3

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-02-10

Як цитувати

Карасик , О. В., Козирєва , Т. І., & Душин , В. В. (2021). Визначення впливу фосфату алюмінію на властивості кварцової кераміки. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(6 (109), 15–21. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.224220

Номер

Том 1 № 6 (109) (2021): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Olena Karasik, Tatyana Kozyreva, Vladyslav Dushyn

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.