Главная Коллекция "Revolution" Производство и технологии Расчет коэффициента термического расширения керамических масс

Расчет коэффициента термического расширения керамических масс

Определение коэффициента термического расширения керамических масс, стекол и глазурей по методу Аппена. Значения КТР керамики мономинерального состава по Кингери. Методика расчета значения плотности, модуля упругости для стеклофазы керамических масс.

Рубрика Производство и технологии
Вид практическая работа
Язык русский
Дата добавления 16.12.2012
Размер файла 62,1 K
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

План

1. Определение коэффициента термического расширения по методу Аппена

2. Определение коэффициента термического расширения по Кингери

1. Определение коэффициента термического расширения по методу Аппена

Аппен доказал, что расширение стекол и глазурей не может подчиняться правилу аддитивности при выражении их составов в массовых процентах, так как расширение стекол связано с изменением объема входящих в его состав оксидов, а не их массовых количеств.

(3.6)

(3.7)

где - содержание оксидов, выраженное в молях;

- усредненный коэффициент термического расширения оксида;

- содержание оксида в мольных процентах.

Значения усредненных коэффициентов термического расширения оксидов берутся из таблицы 3.4, и только для SiO2, B2O3,TiO2, PbO их вычисляют по приближенным эмпирическим формулам.

В частности, согласно методу Аппена для расчета пользуются формулой:

Состав А:

1. Согласно методу Аппена для расчета пользуются формулой:

(3.8)

где - молекулярный процент кремнезема в массе и глазури.

=38-1(79,85-67)=25

2. Для ТiO2 расчет ведут по формуле:

=30-1,5(79,85-50)=-15

3. По таблице находим значения коэффициента линейного расширения, и записываем значение рассчитанное для ТiО 2.

Таблица 1.

Компонент

в интервале 20 - 400 єС

Молекулярная масса

SiO2

25

60,09

ТiО 2

-15

80

Na2O

395

62,0

K2O

495

94,2

MgO

60

40,3

CaO

130

56,1

Fe2O3

55

160

Al2O3

-30

101,9

4.

где - содержание оксидов, выраженное в молях;

- усредненный коэффициент термического расширения оксида;

- содержание оксида в мольных процентах.

Таким образом для Состава А:

Аналогично ведем расчет для каждого состава, для SiO2 и ТiО2 усредненный коэффициент линейного расширения рассчитывается, а для остальных оксидов берется из табличных данных. Сводные данные для расчета КТР представлены в таблице:

Таблица2. Значения в интервале 20 - 400 єС для составов

Компонент

Составы

А

В

Ф 2

Ф 3

SiO2

25

36

38

38

ТiО 2

-15

2.1

12

8

Na2O

395

395

395

395

K2O

495

495

495

495

MgO

60

60

60

60

CaO

130

130

130

130

Fe2O3

55

55

55

55

Al2O3

-30

-30

-30

-30

Состав В.

Состав Ф 2.

Состав Ф 3.

2. Определение коэффициента термического расширения по Кингери

керамический термический мономинеральный ктр

Термическое расширение сложных веществ, например полифазной керамики, не является аддитивным, но в некоторых случаях оно может быть рассчитано по сумме свойств отдельных фаз. Например, для тел с непрерывной структурой КТР рассчитывают по формуле:

(3.13)

где Кi - коэффициент всестороннего сжатия, К = Е /3 (1-2м);

Е - модуль упругости;

М - коэффициент Пуассона;

F - массовая доля фазы i в долях единицы;

сi - плотность фазы.

У огнеупорной керамики приблизительно м1 ? м2 ? мi поэтому в формуле вместо Кi можно брать Еi.

Значения КТР керамики мономинерального состава приблизительно равны коэффициенту термического расширения ведущих оксидов.

Для стеклофазы некоторые свойства могут быть приблизительно определены по методу аддитивности, в частности необходимые нам для расчета значения плотности, модуля упругости можно рассчитать по общей формуле:

Где, ai-содержание оксидов, вес.%;

Рi-коэффициент аддитивности.

Проведем расчеты для всех составов.

Состав А.

Фазовый состав для состава А:

муллит - 16,38%

свободный кварц - 54,17%

стеклофаза - 29,45 %

Таблица 3. Исходные данные для расчета КТР стеклофазы в исследуемой керамике

Оксид

Содержание в стеклофазе, вес.%

Пересчет на 100 %

Е,МПА

КТЛР,б10 7С-1

с, кг/м3

SiO2

16,51

51,05

558,6

38

2240

Al2O3

6,54

20,22

981

-30

2750

Fe2O3

3,42

10,57

520

55

5260

ТiО 2

0,97

2,98

1028,6

10

3350

CaO

1,54

4,76

1471,5

130

4300

MgO

0,45

1,38

1863,9

60

3250

K2O

1,88

5,80

421,83

465

3200

Na2O

1,05

3,24

519,93

395

3200

У=32,343

У=100

Расчет плотности:

с(А)=(51,05*2240+20,22*2750+10,57*5260+2,89*3350+4,76*4300+1,38**3250+5,80*3200+3,24*3200)/100=289419,2 /100=2894,2кг / м 3

Расчет КТЛР:

б107(А)=(51,05*38+20,22*(-30)+10,57*55+2,98*10+4,76*130+1,38*60+

+5,80*465+3,24*395)/100=6622,85/100= 66,3 С-1

Расчет модуля упругости:

Е(А)=(51,05*558,6+20,22*981+10,57*520+2,98*1028,6+4.76*1471,5+ +1,38*1863,9+5,80*421,83+3,24*519,93)/100=28516,53/100=285,2 МПА

Для муллита: б=57*10-7С-1,с=3030 кг/м 3,Е=417,5 МПа

Для свободного кварца: б=90*10-7С-1,с=2650 кг/м 3,Е=850 МПа

Для огнеупорной керамики приблизительно м1 ? м2 ? мi поэтому в формуле вместо Кi можно брать Еi.

Таблица 4. Сводная таблица результатов вычислений

Фаза

Содержание фазы,%

Е,МПА

КТЛР,б10 7С-1

с,кг/м 3

Муллит

16,38%

417,5

57

3030

Свободный кварц

54,17%

850

90

2650

Стеклофаза

29,45 %

285,2

66,2

2894,2

б(срА)=((57*417,5*0,1638/3030)+(0,4821*90*850/2650)+(0,2945*285,2* *66,2/2894,2))/((285,2*0,2945/2894,2)+(417,5*0,1638/3030)+(0,4821*850/2650))=83,0392*10-7=8,303*10-6 С-1.

Состав В.

Фазовый состав для состава В:

муллит - 24,40%

свободный кварц - 48,21 %

стеклофаза - 27,39 %

Таблица 5. Исходные данные для расчета КТР стеклофазы в исследуемой керамике

Оксид

Содержание в стеклофазе, вес.%

Пересчет на 100 %

Е,МПА

КТЛР,б10 7С-1

с, кг/м3

SiO2

14,14

52,87

558,6

38

2240

Al2O3

4,61

17,24

981

-30

2750

Fe2O3

3,38

12,64

520

55

5260

ТiО 2

0,54

2,01

1028,6

10

3350

CaO

0,51

1,9

1471,5

130

4300

MgO

0,68

2,54

1863,9

60

3250

K2O

1,85

6,93

421,83

465

3200

Na2O

1,04

3,87

519,93

395

3200

У=26,75

У=100

Расчет плотности:

с(А)==(52,87*2240+17,24*2750+12,64*5260+2,01*3350+1,9*4300+2,54**3250+6,93*3200+3,87)/100=290043,7/100=2900 кг / м 3

Расчет КТЛР:

б107(А)=(52,87*38+17,24*(-30)+12,64*55+2,01*10+1,9*130+2,54*60+

+6,93*465+3,87*395)/7357,66 /100=73,6 С-1

Расчет модуля упругости:

Е(А)=(52,87*558,6+17,24*981+12,64*520+2,01*1028,6+1,9*1863,9+6,93*421,83+3,87*519,93)/100=67551,48/100=575,5 МПА

Для муллита: б=57*10-7С-1,с=3030 кг/м 3,Е=417,5 МПа

Для свободного кварца: б=90*10-7С-1,с=2650 кг/м 3,Е=850 МПа

Для огнеупорной керамики приблизительно м1 ? м2 ? мi поэтому в формуле вместо Кi можно брать Еi.

Таблица 6. Сводная таблица результатов вычислений

Фаза

Содержание фазы,%

Е,МПА

КТЛР,б10 7С-1

с, кг/м3

Муллит

24,40%

417,5

57

3030

Свободный кварц

48,21 %

850

90

2650

Стеклофаза

27,39 %

575,5

73,6

2900

б(срВ)=((57*417,5*0,1638/3030)+(0,4821*90*850/2650)+(0,2739*575,6* *73,6/2900))/((575,6*0,2739/2900)+(417,5*0,1638/3030)+(0,4821*850/2650))= =8,293*10-6 С-1.

Состав Ф 2

Фазовый состав для состава Ф 2:

муллит - 29,65 %

свободный кварц - 33,35%

стеклофаза - 37,00 %

Таблица 7. Исходные данные для расчета КТР стеклофазы в исследуемой керамике

Оксид

Содержание в стеклофазе, вес.%

Пересчет на 100 %

Е,МПА

КТЛР,б10 7С-1

с, кг/м3

SiO2

13,79

51,87

558,6

38

2240

Al2O3

5,96

22,41

981

-30

2750

Fe2O3

1,51

5,68

520

55

5260

ТiО 2

0,82

3,08

1028,6

10

3350

CaO

1,69

6,36

1471,5

130

4300

MgO

0,49

1,84

1863,9

60

3250

K2O

1,67

6,28

421,83

465

3200

Na2O

0,66

2,48

519,93

395

3200

У=26,59

У=100

Расчет плотности:

с(А)=(51,87*2240+22,41*2750+5,68*5260+3,08*3350+6,36*4300+1,84* *3250+6,28*3200+2,48*3200)/100279371,1)/100=2793,711 кг/м3=2793,7 кг/м3

Расчет КТЛР:

б107(А)=51,87*38+22,41*(-30)+5,68*55+3,08*10+6,36*130+1,84*60+ +6,28*465+2,48*395)/100=6478,96 /100= 65 С-1

Расчет модуля упругости:

Е(А)=51,87*558,6+22,41*981+5,68*520+3,08*1028,6+6,36*1471,5+1,84**1863,9+6,28*421,83+2,48*519,93)/100=73807,31 /100=738 МПА

Для муллита: б=57*10-7С-1,с=3030 кг/м 3,Е=417,5 МПа

Для свободного кварца: б=90*10-7С-1,с=2650 кг/м 3,Е=850 МПа

Для огнеупорной керамики приблизительно м1 ? м2 ? мi поэтому в формуле вместо Кi можно брать Еi.

Таблица 8. Сводная таблица результатов вычислений

Фаза

Содержание фазы,%

Е,МПА

КТЛР,б10 7С-1

с,кг/м 3

Муллит

29,65 %

417,5

57

3030

Свободный кварц

33,35%

850

90

2650

Стеклофаза

37,00 %

738

65

2793,7

б(срФ2)=((57*417,5*0,1638/3030)+(0,4821*90*850/2650)+(0,37*738* *65/2793,7))/((738*0,37/2793,7)+(417,5*0,1638/3030)+(0,4821*850/2650))= =7,84*10-6 С-1.

Состав Ф 3

Фазовый состав для состава Ф 3:

муллит - 34,45% свободный кварц - 40,85 % стеклофаза - 24,70 %

Таблица 9. Исходные данные для расчета КТР стеклофазы в исследуемой керамике

Оксид

Содержание в стеклофазе, вес.%

Пересчет на 100 %

Е,МПА

КТЛР,б10 7С-1

с, кг/м3

SiO2

13,52

55,96

558,6

38

2240

Al2O3

4,58

18,96

981

-30

2750

Fe2O3

1,53

6,33

520

55

5260

ТiО 2

0,71

2,94

1028,6

10

3350

CaO

0,63

2,61

1471,5

130

4300

MgO

0,43

1,78

1863,9

60

3250

K2O

1,91

7,9

421,83

465

3200

Na2O

0,85

3,52

519,93

395

3200

У=100

Расчет плотности:

с(А)=(55,96*2240+18,96*2750+6.33*5260+2,94*3350+2,61*4300+1,78* *3250+7,9*3200+3,52*3200)/100= 274187,2/100=2742 кг/м3

Расчет КТЛР:

б107(А)=(55,96*38+18,96*(-30)+6,33*55+2,94*10+2,61*130+1,78*60+ +7,9*465+3,52*395)/100=7445,23 /100= 74,5 С-1

Расчет модуля упругости:

Е(А)=(51,87*558,6+22,41*981+5,68*520+3,08*1028,6+6.36*1471,5+1,84*1863,9+6,28*421,83+2,48*519,93)/100=68495,67 /100=685 МПА

Для муллита: б=57*10-7С-1,с=3030 кг/м 3,Е=417,5 МПа

Для свободного кварца: б=90*10-7С-1,с=2650 кг/м 3,Е=850 МПа

Для огнеупорной керамики приблизительно м1 ? м2 ? мi поэтому в формуле вместо Кi можно брать Еi.

Таблица 10. Сводная таблица результатов вычислений

Фаза

Содержание фазы,%

Е,МПА

КТЛР,б10 7С-1

с,кг/м3

Муллит

34,45%

417,5

57

3030

Свободный кварц

40,85 %

850

90

2650

Стеклофаза

24,70 %

685

74,5

2742

б(срФ3)=((57*417,5*0,1638/3030)+(0,4821*90*850/2650)+(0,247*685* *74,5/2742))/((685*0,247/2742)+(417,5*0,1638/3030)+(0,4821*850/2650))= =8,3*10-6 С-1.

Состав Ф 4

Фазовый состав для состава Ф 4:

муллит - 24,40%

свободный кварц - 48,21 %

стеклофаза - 27,39 %

Таблица 11. Исходные данные для расчета КТР стеклофазы в исследуемой керамике

Оксид

Содержание в стеклофазе, вес.%

Пересчет на 100 %

Е,МПА

КТЛР,б10 7С-1

с, кг/м3

SiO2

18,44

57,55

558,6

38

2240

Al2O3

6,68

20,85

981

-30

2750

Fe2O3

1,86

5,81

520

55

5260

ТiО 2

0,16

0,5

1028,6

10

3350

CaO

1,20

3,75

1471,5

130

4300

MgO

0,32

0,99

1863,9

60

3250

K2O

1,86

5,81

421,83

465

3200

Na2O

1,52

4,74

519,93

395

3200

100

Расчет плотности:

с(Ф4)=(57,55*2240+20,85*2750+5,81*5260+0,5*3350+3,75*4300+0,99* *3250+5,81*3200+4,74*3200)/100=271587,6/100=2716 кг/м3

Расчет КТЛР:

б107(А)=57,55*38+20,85*(-30)+5,81*55+0,5*10+3,75*130+0,99*60+ +5,81*465+4,74*395)/100=7006,8 /100= 70 С-1

Расчет модуля упругости:

Е(А)=(57,55*558,6+20,85*981+5,81*520*0,5*1028,6+3,75*1471,5+0,99*1863,9+5,81*421,83+4,74*519,93)/100=68415,47 /100=684 МПА

Для муллита: б=57*10-7С-1,с=3030 кг/м 3,Е=417,5 МПа

Для свободного кварца: б=90*10-7С-1,с=2650 кг/м 3,Е=850 МПа

Для огнеупорной керамики приблизительно м1 ? м2 ? мi поэтому в формуле вместо Кi можно брать Еi.

Таблица 12. Сводная таблица результатов вычислений

Фаза

Содержание фазы,%

Е,МПА

КТЛР,б10 7С-1

с, кг/м3

Муллит

24,40%

417,5

57

3030

Свободный кварц

48,21 %

850

90

2650

Стеклофаза

27,39 %

684

70

2716

б(срФ4)=((57*417,5*0,1638/3030)+(0,4821*90*850/2650)+(0,2739*684* *70/2716))/((684*0,2739/2716)+(417,5*0,1638/3030)+(0,4821*850/2650))= =8,1*10-6 С-1.

Данный метод расчета КТР по сумме свойств отдельных фаз дал более точные значения КТР. Для кислотоупорного кирпича КТР должен принимать знаения в интервале 6,0-7,8*10-6 С-1.Рассчитанные значения для составов находятся практически в данном интервале (7,84-8,3*10-6 С-1).

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Керамика

    История гончарной керамики. Технология производства керамических изделий. Сырьё для керамических масс. Прозрачные керамические материалы, особенности их структуры. Производство каменной керамической посуды в XVI в. Виды современных глиняных изделий.

    презентация [3,0 M], добавлен 11.02.2011

  • Химическая устойчивость натрий-кальциевых и химико-лабораторных стекол

    Исследование химической устойчивости натрий-кальциевых и химико-лабораторных стекол по отношению к воде, кислотам и щелочным растворам по методикам ГОСТ. Определение химического состава стекла и измерение коэффициента его термического расширения.

    дипломная работа [359,2 K], добавлен 17.12.2010

  • Технологические схемы производства различных видов керамики

    Исторические сведения о возникновении керамических материалов, область их применения. Основные физико-химические свойства керамики, применяемые сырьевые материалы. Общая схема технологических этапов производства керамических материалов, ее характеристика.

    курсовая работа [74,2 K], добавлен 02.03.2011

  • Технологические схемы производства различных видов керамики

    Исторические сведения о возникновении керамики, область ее применения. Современные технологии керамических материалов. Производство керамических материалов, изделий в Казахстане, СНГ и за рубежом. Производство и применение стеновых и облицовочных изделий.

    курсовая работа [134,7 K], добавлен 06.06.2014

  • Сплавы с особым коэффициентом линейного расширения

    Инварные аномалии физических свойств как малые значения температурного коэффициента линейного расширения, величины коэффициентов модулей упругости. Мессбауэровские исследования сплавов, говорящие о магнитной негомогенности в закаленном состоянии.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 19.05.2011

  • Технология производства фарфоровой и фаянсовой посуды

    Материалы керамического производства черепка, глазури и для декорирования, их влияние на качество изделий. Расчет керамических масс по рациональным составам компонентов, подготовка литейных шликеров и воздействие процессов сушки изделий на их качество.

    курсовая работа [74,9 K], добавлен 07.03.2011

  • Способ изготовления керамических оболочковых форм для литья по выплавляемым моделям

    Процесс изготовления керамических оболочек, выплавления моделей и литья в разъемные формы. Технология получения крупногабаритных деталей литьем по выплавляемым моделям и керамических оболочковых форм. Новая концепция мелкосерийного литейного производства.

    курсовая работа [999,5 K], добавлен 26.02.2013

  • Гончарное дело

    Исследование особенностей гончарного производства. Анализ состава массы, употребляемой для выделки керамических изделий. Обзор процесса подготовки глины. Характеристика конструкции и принципа работы гончарного круга. Обжиг и сушка керамических изделий.

    презентация [8,4 M], добавлен 23.03.2016

  • Строительство нового завода по производству керамических труб

    Характеристика тепловых процессов туннельной печи. Расчет инвестиционных затрат на строительство предприятия. Удовлетворение потребности строительного рынка Казахстана и близлежащих стран СНГ в керамических трубах из экологически чистого местного сырья.

    дипломная работа [2,6 M], добавлен 30.01.2015

  • Техники и технологии нанесения эмали на стальные трубы Производство шамотного кирпича. Декорирование керамических изделий и стекла

    Подготовка стальных труб к нанесению стеклоэмали. Технологический процесс получения эмали. Обжиг стеклоэмалевого покрытия. Сырье для производства шамотных огнеупоров. Технология изготовления шамота. Декорирование керамических изделий по методу деколи.

    отчет по практике [1,5 M], добавлен 11.07.2015

  • Керамические материалы

    Изучение понятия, видов и свойств керамических материалов и изделий. Характеристика сырья и процесса производства керамических изделий. Исследование использования в строительстве как стеновых, кровельных, облицовочных материалов и заполнителей бетона.

    реферат [17,6 K], добавлен 26.04.2011

  • Тепловой расчет контейнера с естественной циркуляцией воздуха

    Определение коэффициентов теплопроводности слоев. Расчет суммарного термического сопротивления, суммарного коэффициента теплопередачи от внутреннего воздуха к внутренней стенке, ряда параметров приблизительного расчета. Выполнение окончательного расчета.

    контрольная работа [157,7 K], добавлен 06.12.2009

  • Обработка стекла

    Основные сорта стекол, применяемые при машинном изготовлении стеклянных трубок. Возможные соединения керамических материалов с соответствующими сортами стекла. Обработка поверхности стекол. Его сверление и резание. Травление стекла и плавленого кварца.

    реферат [396,6 K], добавлен 28.09.2009

  • Корундовая керамика с бимодальным распределением частиц по размерам

    Процессы изготовления керамических материалов. Методы получения порошков. Корундовые керамики модифицированные соединениями хрома. Содержание порошка в образцах керамики на основе глинозема, термограмма. Особенности измерения микротвердости образцов.

    курсовая работа [818,9 K], добавлен 30.05.2013

  • Масс-спектрометры химического состава и изотопного анализа: устройство и принцип действия

    Масс-спектрометры - перспективные приборы для анализа содержания веществ независимо от их агрегатного состояния, химических и физических свойств. Назначение аналитической и измерительной частей, вспомогательных устройств, аппаратурное оформление.

    контрольная работа [1,4 M], добавлен 14.10.2011

  • Влияние внешнего давления на температуру спекания керамических материалов

    Технология различных видов корундовой керамики. Влияние внешнего давления и добавок на температуру спекания керамики. Физико-механические и физические свойства керамики на основе диоксида циркония. Состав полимерной глины Premo Sculpey, ее запекание.

    курсовая работа [2,1 M], добавлен 27.05.2015

  • Проект автомобиля повышенной проходимости многоцелевого назначения

    Выбор и обоснование конструктивно-компоновочной схемы транспортного средства, определение предварительных координат центра масс. Расчет масс элементов проектируемого автомобиля. Выбор и обоснование выбора двигателя, трансмиссии, ходовой части автомобиля.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 11.12.2022

  • Производство керамики

    Классификация и производство керамических изделий и материалов, основные технологические виды: терракота, майолика, фаянс, каменная масса и фарфор. История развития и образование международной Академии гончарного искусства в Женеве. Биеннале керамики.

    реферат [22,6 K], добавлен 23.12.2010

  • Исследование влияния концентрации щелочи на структуру диспергированных порошков и свойства керамических материалов, спеченных из них

    Исследование химического диспергирования алюминиевого сплава; влияние концентрации щелочи на структуру диспергированных порошков и физико-механические свойства керамических материалов. Разработка технологической схемы спекания; безопасность и экология.

    дипломная работа [2,9 M], добавлен 27.01.2013

  • Исследование структуры, фазового состава и механических свойств керамики на основе ZrO2

    Керамика на основе ZrO2: структура и механические свойства. Керамика на основе ультрадисперсных порошков. Технология получения керамических материалов. Метод акустической эмиссии. Структура, фазовый состав и механические свойства керамики ZrO2.

    дипломная работа [1,2 M], добавлен 04.08.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены