Спекание и обжиг

Обжиг является определяющей операцией в технологии керамики. В процессе обжига керамики протекают следующие процессы: изменение объема изделия (усадка), полиморфные превращения, химические реакции, стеклообразование или кристаллизация.

Различают следующие виды спекания: жидкофазное и твердофазное. При жидкофазном спекании компактирование происходит за счет сил поверхностного натяжения образующейся жидкой фазы. При твердофазном спекании перенос вещества происходит за счет диффузии дефектов кристаллической решетки, главным образом вакансий.

Основными признаками спекания керамики являются повышение плотности и механической прочности изделия.

Процесс обжига состоит из трех периодов – нагрева, выдержки при требуемой температуре и охлаждения. Для обжига керамики применяются печи разнообразных типов и конструкций. Наиболее распространены камерные или колпаковые печи периодического действия, а также туннельные печи непрерывного действия.

Иногда используют другие виды энергетического воздействия помимо чисто термического: индукционный нагрев, радиационно-термический синтез, лазерный, электродуговой и пр.

Спекание и рекристаллизация корунда зависят от температуры и длительности обжига; дисперсности корунда; кристаллохимического состояния; начальной плотности сырца; наличия загрязняющих или специально вводимых примесей; газовой среды при обжиге.

Температура спекания α-А1₂О₃ из оксида технической чистоты (А1₂О₃ – 99-99,5%) и дисперсности 1-2 мкм без введения добавок составляет 1700-1750°С. При этой температуре достигается плотность 3,75-3,85 г/см³ или относительная плотность. 0.94-0,96.

Ряд добавок задерживает рост кристаллов корунда. Наиболее сильно этот эффект проявляется при введении MgO и некоторых солей Mg. Такое тормозящее рост кристаллов корунда действие объясняется образованием магнезиальной шпинели MgO•А12O3.

Кроме указанных добавок, которые действуют почти при полном отсутствии жидкой стекловидной фазы, существуют добавки, действие которых основано на образовании стекловидного вещества. Такие добавки снижают температуру обжига корунда в процессе жидкофазного спекания.Стеклообразующие добавки обычно понижают температуру спекания, а также одновременно вызывают сокращение роста кристаллов и уменьшение внутрикристаллической пористости. Стеклообразующие добавки в большинстве случаев представляют собой щелочно-земельное алюмосиликатное стекло самого различного состава.

Периоды обжига, планируемые при составлении технологического процесса, состоят из периода подъема температуры и нагревания; периода выдержки при постоянной температуре, которая задается для каждого вида керамики; снижение температуры, охлаждение.

К контролируемым параметрам режима обжига относятся:

- скорость нагрева и охлаждения,

- время выдержки при постоянной температуре,

- температура обжига,

- среда обжига (окислительная, в условиях свободного доступа воздуха; восстановительная, в условиях прекращения доступа воздуха; нейтральная; вакуум).

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 246; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!