Свойства керамики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Теоретическая часть. Керамика

Керамика - неметаллические материалы и изделия, получаемые спеканием глин или порошков неорганических веществ. По структуре керамику подразделяют на грубую, имеющую крупнозернистую неоднородную в изломе структуру (пористость 5-30%), и тонкую - с однородной мелкозернистой структурой (пористость <5%). К грубой керамике относят многие строительные керамические материалы, например лицевой кирпич, к тонкой - фарфор, пьезо- и сегнетокерамику, ферриты, керметы, некоторые огнеупоры и другие, а также фаянс, полуфарфор, майолику. В особую группу выделяют так называемую высокопористую керамику (пористость 30-90%), к которой обычно относят теплоизоляционные керамические материалы.

Типы керамики в зависимости от химического состава различают оксидную, карбидную, нитридную, силицидную и другую керамику.

При изготовлении керамики из глины и непластичного материала последнюю измельчают в шаровых мельницах, а глины с добавлением воды размалывают в стругачах или распускают в смесителях; полученные суспензии дозируют и сливают в смесительные бассейны. В зависимости от способа формования суспензию обезвоживают в фильтр-прессах или распылительных устройствах. Из порошков с влажностью до 12% по массе изделия формуют одним из видов прессования; при формовании масс с влажностью 15-25% последовательно используют раскатку, выдавливание, допрессовку, формование на гончарном круге и обточку. Из суспензий с влажностью 25-45% (литейных шликеров) изделия формуют литьем в гипсовые, пористые пластмассовые и металлические формы. При изготовлении технической керамики литейный шликер приготовляют из непластичных порошков, добавляя в тонкомолотую смесь исходного сырья термопластичные вещества (напр., парафин, воск), олеиновую кислоту и некоторые ПАВ; изделия формуют всеми упомянутыми способами, в том числе вибропрессованием. Отформованные изделия подвергают сушке (в случае применения водорастворимой связки) или выжиганию органической связки.

2. Использование желтой глины

1. Определение формовочной влажности глин

Методика определения: из глиняной массы в металлической форме изготавливают образец диаметром 35 и высотой 50 мм, который устанавливают под площадку на иглу. Стержень опускают до соприкосновения иглы с поверхностью образца, отмечают положение стрелки - указателя и, освободив стопор, опускают иглу в образец.

Считают, тесто имеет нормальную формовочную консистенцию, если при усилии 3Н игла опуститься на глубину 30 - 40 мм за 5 минут. Испытания проводят 3 раза, смещая каждый раз образец относительно предыдущего отверстия, образованного иглой. Иглу перед каждым погружением протирают.

Если игла погружается на глубину 40 мм быстрее, чем за 5 минут, то массу доводят до рабочего состояния, подсушивая или добавляя сухую глину. Слишком сухую массу (глубина погружения менее 30 мм) разбавляют водой (доувлажняют).

Приборы: прибор Вика, металлическая форма, секундомер, технические весы, испытуемый материал.

Формовочная влажность определяется по формуле:

W_f=(m_в/m_см)Ч100%

где m_в - масса воды;

m_см- масса смеси (глина+воды).

Рис. 1 Прибор Вика: 1. металлический стержень; 2. шкала; 3. стопор; 4. стрелка-указатель для отсчета глубины перемещения стержня; 5. винт; 6. груз; 7. стальная игла (d=1,1+0,04мм, L=50+1мм).

Полученные результаты (глина без добавок)

Материал: глина желтая чистая

Общая масса: 200 г

Проводим испытания на 2-х образцах.

1.7,2Ч3,3Ч1,5 см массой 73,5 г

2.7,6Ч3,2Ч1,7 см массой 88,5 г

Плотность 1-ого и 2-го образца 2,06 г/см³ и 2,14 г/см³ соответственно.

Далее образцы отправляются на сушку в сушильную камеру. По истечении 14 дней мы извлекаем наши образцы, определяем формовочную влажность.

После сушки:

1. 6,9Ч3,1Ч1,5 см массой 60,85 г

2. 7,2Ч3,15Ч1,65 см массой 72,85 г

Плотность 1-ого и 2-го образца 1,896 г/см³ и 1,946 г/см³ соответственно.

Найдем разность плотностей для наших образцов:

r₁-r₁'=2,06-1,896=0,17 г/см³

r₂-r₂'=2,14-1,946=0,194 г/см³

Формовочная влажность каждого образца равна:

W_f¹=(12,65/73,5)Ч100%=17,2%

W_f²=(15,65/88,5)Ч100%=17,6%

В среднем формовочная влажность равна 17,4%

Полученные результаты (глина с отощающей добавкой)

Материал: чистая глина и песок

Масса: 200 г и 20 г соответственно

Проводим испытания на 3-х образцах.

1. 7,3Ч3,2Ч1,2 см массой 66,4 г

2. 7,3Ч3,2Ч1,6 см массой 77,9 г

3. 7,3Ч3,2Ч2,0 см массой 97,55 г

Плотность 1-го, 2-го и 3-го образцов 2,336 г/см³, 2,084 г/см³, 2,088 г/см³ соответственно.

Далее образцы отправляются на сушку в сушильную камеру. По истечении 14 дней мы извлекаем наши образцы, определяем формовочную влажность.

После сушки:

1. 6,9Ч3,1Ч1,3 см массой 55,5 г

2. 7,0Ч3,1Ч1,6 см массой 65,2 г

3. 7,0Ч3,2Ч1,9 см массой 81,6 г

Плотность 1-го, 2-го и 3-го образцов 1,99 г/см³, 1,88 г/см³, 1,92 г/см³ соответственно.

Найдем разность плотностей для наших образцов:

r₁-r₁'=2,336 -1,99 =0,346 г/см³

r₂-r₂'=2,084 -1,88 =0,204 г/см³

r₃-r₃'=2,088-1,92=0,168 г/см³

Формовочная влажность каждого образца равна:

W_f¹=(66,4-55,5/66,4)Ч100%=16,4%

W_f²=(77,9-65,2/77,9)Ч100%=16,3%

W_f³=(97,55-81,6/97,55)Ч100%=16,3%

В среднем формовочная влажность равна 16,3%

Частный вывод: при использовании отощающих добавок формовочная влажность глины уменьшилась, плотность остается такой же.

3. Определение пластической прочности

Методика по погружению конуса. Сущность метода заключается в определении погружения глубины конуса в пластическую массу под действием нагрузки. Приготовленную массу помещают в чашку, разравнивают шпатель вровень с краями. Вершину конуса подводят к поверхности массы и устанавливают нулевое положение индикатора. Создают минимальную нагрузку на конус и освобождают стержень, одновременно включая секундомер. Отчеты ведутся через 10,20,30,45, и 90 секунд и далее через 30 секунд и до 300 секунд. Через 300 секунд нагрузку увеличивают на 200-300 г и снова фиксируют глубину погружения конуса, не извлекая конус и не меняя положения индикатора. Погружения повторяют 5-6 раз. По полученным результатам строят график в координатах «квадрат погружения - приложенное усилие».

Приборы и материалы: пластометр Ребиндера, секундомер, шпатель металлический, испытуемый материал.

Схема прибора:

керамика влажность глина усадка

Рис. 2 Прибор Ребиндера для определения пластической прочности: 1 - станина; 2 - стойки; 3 - чашка; 4 - конус; 6 - противовес; 7 - рычаг; 8 - гири; 9 - индикатор; 10 - стержень; 11 - шкала;

Пластическая прочность определяется по формуле:

R=F/S=(FЧcosa/2)/pЧrЧl

r=hЧtga/2

l=h/cos(a/2)

R_пл=(FЧcos²(a/2)Чctg²(a/2))/h²Чp=kЧF/h², кгс/см²

R_пл=s/S

Определение пластической прочности:

a= 45є

h=4,2см

k=1,583

R=1,75см

S=2pR=11 см²

s=2+0,725=2,725 кг=2725 г

Следовательно: R_пл=2725/11=247,727 г/см²

F=22,23кгс/см³

Исследование деформативных свойств глины. Влияние добавок отощителей на вязкопластичные свойства глины

Методика: введение отощающей добавки: 10% от массы всей смеси. Затем определяем W_f,R_плдля каждого состава.

Приборы и материалы: весы, испытуемый материал (отощающая добавка, глина, вода), пластометр Ребиндера, секундомер, шпатель металлический.

Полученные результаты:

W_f=(m_в/m_см)Ч100%=17,4% без отощающих добавок

W_f=(m_в/m_см)Ч100%=16,3% 10% отощающих добавок

R_17,4%=kЧF/h²=0.3948кгс/см²

R_16,3%= kЧF/h²=0.4934 кгс/см²

Рис. 3 Кривая Ребиндера

Общий вывод

В результате проведения лабораторных работ, мы узнали как определить формовочную влажность, как влияет количество отощающих добавок на усадку и основные свойства глины (пластичность, пластическая прочность и др.)

Библиографический список

1. Августиник А.И. «Керамика»

2. Чаус К.В., Чистов Ю.Д., Лабзина Ю.В. «Технология производства строительных материалов, изделий и конструкций»

3. Горбунов Г.И., Орлов А.В. Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Технология строительной керамики»

Размещено на Allbest.ru