Ультрадисперсні порошки поліфункціонального призначення на основі композицій системи MgO - Al2O3 - SiO2 - ZrO2

Процеси золе- і гелеутворення в кислих і лужних гідролізатах етилсилікату. Закономірності одержання ультратонких порошків заданого складу в системі MgO-Al2O3-SiO2-ZrO2. Особливості одержання кераміки на основі синтезованих ультрадисперсних порошків.

Рубрика Производство и технологии
Вид автореферат
Язык украинский
Дата добавления 14.09.2015
Размер файла 81,9 K

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.

Тип солі металу впливає на однорідність гелевого прекурсору тільки лише внаслідок її хімічних особливостей у частині утворення заряджених міцел при гідролізі. Якщо сіль утворить при гідролізі міцели гідроксиду, що не змінюють свій заряд, або мають певну величину заряду у строго визначеному інтервалі рН (як, наприклад, хлорид алюмінію), її розчини можна використовувати для одержання золь-гель композицій тривалий час. Якщо ж солі схильні при гідролізі утворювати міцели, величина заряду яких може змінюватися в часі (як, наприклад, оксихлорид або оксинітрат цирконію), такі солі можуть бути використані для проведення золь-гель синтезу тільки у виді свіжих розчинів.

Солі металів, у яких унаслідок хімічних особливостей металу протікання терморозкладання можливо по декількох механізмах (як, наприклад, хлорид магнію), можуть бути використані для синтезу ультратонких порошків тільки після детального вивчення взаємного впливу етилсилікатного компонента і солі металу на процес термодеструкції при термообробці гетерогенного гелю.

У шостому розділі дисертації приведені результати експериментальних досліджень по застосуванню розроблених порошків як наповнювачів стоматологічних композиційних матеріалів із заданим показником переломлення в інтервалі 1,460 - 1,510. Запропоновано використовувати напіваморфні порошки, термооброблені при 950 °С, що містять задану фазу в криптокристалічному стані. За рахунок багаторазового переломлення субмікронних кристалів розподіл криптокристалічної фази в ізотропній фазі аморфного SiO2 забезпечує одержання сумарного показника переломлення наповнювача, величина якого буде залежати від кількості криптофази в порошку.

Найбільш ефективним є використання мулітвміщуючих порошків, отриманих з гелів етилсилікату з добавками оксиду алюмінію. Введення в етилсилікатний золь солей алюмінію-прекурсорів Al2O3 дозволяє одержувати після термообробки порошки з показником переломлення, що залежить від кількості добавки і змінюється в інтервалі 1,470-1,510 із кроком 0,01. В інтервалі значень показника переломлення 1,470-1,490 переважніше використовувати гелі M1E50 на основі Е50 і хлориду алюмінію. Одержання порошків з показником переломлення 1,490-1,510 найбільше надійно здійснюється в гелях на основі Е40 і нітрату алюмінію (M1E40).

Досліджено вплив морфологічних особливостей наповнювачів на фізико-механічні властивості композиційних матеріалів (табл. 3). Установлено, що оптимальною формою часток наповнювача є волокниста та уламкового типу. Міцність композита тим вище, ніж міцніший наповнювач. На величину ударної в'язкості в більшому ступені впливає не дисперсність, а форма часток наповнювача.

Композиційні матеріали, що отримані з використанням розроблених кремнеземистих порошків як наповнювачів, відповідають необхідному рівню властивостей стоматологічних пластмас, що підтверджено іспитами даних матеріалів в умовах ТОВ науково-виробничого підприємства “Кром Дентал” (м. Київ).

Таблиця 3. Фізико-механічні властивості композиційних матеріалів

Тип

наповнювача

Дисперсність,

мкм

Ступінь напов-нення, %

Властивості композитів

Уд. в'язкість, кДж/м2

Міцність при вигині, МПа

Міцність при стиску, МПа

Зносостійкість, мм3/м

Уламки

2,5-5

30

4,82

44

245

0,52

50

366

42

228

0,74

70

4,26

37

221

0,68

1,5-2,5

30

9,61

38

207

0,52

50

6,35

35

207

0,73

70

5,19

23

171

0,69

0,5-1,5

30

6,54

31

230

0,60

50

4,22

35

238

0,59

70

4,77

24

208

0,82

Сфери

40-50

30

4,48

28

248

0,57

50

4,50

22

193

0,74

70

4,84

18

159

1,52

Волокна

20

12

7,77

43

-

-

5-8

12

7,19

41

-

-

1,5-2,5

12

8,33

42

-

-

Корундове волокно

2-3

10

8,44

52

-

-

20

6,67

53

-

-

30

5,10

35

-

-

У сьомому розділі дисертації приведені результати експериментальних досліджень по застосуванню розроблених ультрадисперсних порошків як модифікуючих добавок в складах вогнетривких бетонів для футерівки сталековшів у конвертерному виробництві. Ефективність використання зазначених порошків як модифікуючих добавок перевірялася в рамках госпдоговірних НДР (замовник - ВАТ “Кіндрат`ївський вогнетривний завод”) при розробці вогнетривких бетонів корундового та корундомулітового складів, призначених для футерівки сталековшів конвертерного цеху ММК ім. Ілліча (м. Маріуполь).

Прототипами розроблених вогнетривких бетонів були бетони, що випускаються фірмою “Lafarge Refractories” (Німеччина): 1.Basacast LC 60-800 (щільний вогнетривкий бетон); 2.Licofest 40-2SP-PF (вогнетривкий бетон для ремонту); 3.Linax PSM3 (вогнетривкий бетон); 4.Basatix SP1700 (тиксотропна наливна маса); 5.Basagun 60-500 (торкретбетон).

Коректування складів і дисперсності шихт проводилося з метою максимально можливого наближення до властивостей імпортних зразків при використанні заводського устаткування і матеріалів, що виготовляються на заводі або наявних у продажі в Україні. У табл. 4 приведені результати випробування зразків імпортних бетонів і їхніх розроблених аналогів із застосуванням і без комплексної добавки, що модифікує. Комплексна добавка включала органомінеральну складову (ОМД), що забезпечує поліпшення реологічних характеристик вогнетривких бетонів, а також ультрадисперсні порошки мулітового складу М1Е70, М2Е70 і М2Е50, термооброблені при 900-950°С, що виконували роль нуклеаторів кристалізації муліту в тонкомолотій частині бетонної суміші. Використання комплексної добавки, що модифікує, у складах розроблених вогнетривких бетонів сприяло інтенсифікації спікання і значному підвищенню їхніх фізико-механічних характеристик.

Розроблені аналоги імпортних вогнетривких бетонів впроваджені у виробництво на ВАТ “Кіндрат`ївський вогнетривний завод”.

Таблиця 4. Властивості зразків імпортних бетонів і розроблених аналогів

№ п/п

Характеристика зразків

Температура випалу, °С

Відкрита пористість, %

Уявна щільність, г/см3

Міцність при стиску, МПа

1

Basacast LC 60-800

1550

21,7

2,69

36,0

Базовий склад бетону №1 для оптимізації з органомінеральною добавкою (ОМД)

1600

17,2

2,49

33,0

Дослідна партія бетону №1 з використанням комплексної добавки на основі М2Е50

1550

17,4

2,72

90,0

2

Licofest 40-2SP-PF

1600

33,0

2,42

17,0

Базовий склад №2 для оптимізації з ОМД

1600

34,0

2,43

52,0

Дослідна партія бетону №2 з використанням комплексної добавки на основі М2Е70

1600

25,25

2,68

67,5

3

Linax PSM3

1550

18,2

2,02

36,0

Дослідна партія бетону №3 з використанням комплексної добавки на основі М2Е50

1550

4,25

2,63

115,0

4

Basatix SP1700

1600

14,4

3,31

28,0

Базовий склад бетону №5 для оптимізації з ОМД

1600

22,5

2,79

41,0

Дослідна партія бетону №5 з використанням комплексної добавки на основі М1Е70

1600

20,1

2,85

74,0

5

Basagun 60-500

1550

19,5

2,24

55,0

Базовий склад бетону №5 для оптимізації з ОМД

1600

6,7

2,64

60,0

Дослідна партія бетону №5 з використанням комплексної добавки на основі М2Е50

1550

14,0

2,46

92,0

Випущено дослідно-промислові і промислові партії вогнетривких бетонів і відповідну технічну документацію. Промислові партії бетонів-аналогів Licofest 40-2SP-PF і Basatix SP1700 успішно випробувані в киснево-конвертерному цеху ММК ім. Ілліча (м. Маріуполь) як футерівки сталековшів. Середня рентабельність виробництва на ВАТ “Кіндрат`ївський вогнетривний завод” розроблених бетонів-аналогів складає 30-35%.

Економічний ефект від впровадження у виробництво розроблених вогнетривких бетонів склав 808,735 тис.грн./рік.

У додатках приведені акти випуску й випробування експериментальних, дослідно-промислових і промислових партій вогнетривких бетонів і ультрадисперсних порошків, технологічні інструкції на типовий процес виготовлення ультратонких порошків і вогнетривких бетонів, технічні вимоги на продукцію внутрішньогалузевого застосування, розрахунок економічної ефективності від упровадження розробок.

Висновки

У результаті виконання дисертаційної роботи вирішена науково-прикладна проблема - створено теоретичну концепцію одержання ультрадисперсних порошків заданого складу та дисперсності поліфункціонального призначення і матеріалів на їхній основі в системі MgO-Al2О3 -SiO2-ZrO2. У результаті проведення теоретичних і експериментальних досліджень сформульовані наступні висновки:

1. Досліджено процеси золе- і гелеутворення в гідролізатах етилсилікату і встановлено їхній взаємозв'язок з формуванням фазового складу кремнеземистих порошків після термообробки. Ступінь однорідності етилсилікатного золю знаходиться в прямій залежності від кінетичних параметрів протікання реакцій гідролізу і поліконденсації етилсилікату. Порушення однорідності етилсилікатного гелю виявляється у виді утворення при термообробці опалоподібної склофази, основною причиною появи якої є наявність клатратів води в структурі гелю. Утворення клатратів води обумовлено послідовно-рівнобіжним протіканням реакцій гідролізу і поліконденсації етилсилікату з переважним проходженням останньої. Запропоновано технологічні прийоми зниження вмісту опалоподібної склофази в синтезованих порошках.

2. Визначено особливості синтезу подвійних сполук у системі етилсилікатний золь - сіль металу. Досліджено вплив кількості конденсованого компонента в технічному етилсилікаті на ступінь однорідності гетерогенного гелю системи етилсилікат - сіль металу. Показано, що присутність в етилсилікаті олігомерів різного ступеня конденсації також призводить до утворення при гідролізі та поліконденсації клатратів води. Запропоновано шляхи уповільнення поліконденсації при найбільш повному гідролізі етилсилікату в гелях системи етилсилікат - сіль металу. Розроблено ультратонкі порошки мулітового і форстеритового складів. Запропоновано використовувати мулітові порошки в напіваморфному активному до спікання стані, що отримані термообробкою гелів мулітового складу при 900 єС і форстеритового складу - при 700 - 800 єС.

3. Установлено закономірності одержання однорідних порошків - композицій з подвійної сполуки і простого оксиду. Розроблено ультрадисперсні порошки мулітоцирконієвого складу. Однорідні напіваморфні активні до спікання мулітоцирконієві порошки отримано термообробкою при 900 єС з ізотермічною витримкою 2год.

Запропоновано механізм стабілізації ZrO2 у тетрагональній модифікації в розроблених ультрадисперсних порошках мулітоцирконієвого складу, що полягає в дії високих тисків, які виникають при розвитку деформацій при термодеструкції гелів системи етилсилікат - сіль алюмінію - сіль цирконію. Встановлено, що ступінь однорідності вихідних гелевих прекурсорів мулітоцирконієвих порошків впливає на повноту стабілізації диоксиду цирконію. Порушення однорідності гелів призводить до утворення малих кількостей (до ~ 2 об. %) моноклінної модифікації ZrO2.

4. Досліджено синтез потрійної сполуки в системі етилсилікатний золь - солі металів. Розроблено кордиєритові ультрадисперсні порошки. Показано, що синтез кордиєриту з гетерогенних гелів здійснюється при 1200 °С. Встановлено вплив кінетичних параметрів одержання золів і гелів на вихід кордиєритоподібних фаз при термообробці. Вивчено еволюцію фазового складу в процесі термообробки в інтервалі температур 900-1200 °С.

5. Сформульовано основні закономірності одержання ультратонких порошків, що полягають у наступному. Утворення опалоподібної склофази в порошках пов'язано з присутністю у вихідному етилсилікаті конденсованої частки, яка складається з поліетоксисилоксанів, що вміщують лінійні, циклолінійні та розгалужені фрагменти, які внаслідок стеричних особливостей мають різну схильність до гідролізу та конденсації. Однорідний гель можна одержати шляхом уповільнення поліконденсації етилсилікату при найповнішому проходженні процесу його гідролізу, що запобігає утворенню клатратів води в структурі гелю.

Тип солі металу впливає на однорідність комбінованого гелю тільки внаслідок хімічних особливостей солі відносно утворення заряджених міцел при гідролізі. Якщо сіль утворює міцели гідроксиду, які не змінюють свій заряд або мають постійний заряд в певному інтервалі рН, її розчини можна використовувати тривалий час. Солі, що утворюють міцели, величина заряду яких може змінюватися в часі, слід використовувати в вигляді свіжих розчинів.

6. Встановлено особливості одержання кераміки на основі синтезованих ультрадисперсних порошків. Установлено вплив колоїдно-хімічної передісторії ультрадисперсного порошку на фізико-механічні характеристики кераміки з нього. Показано, що для одержання щільної кераміки кращими є напіваморфні порошки з високою питомою поверхнею, в яких синтез заданої фази інтенсифікується протягом випалу. Порушення однорідності гелю призводить до синтезу великої кількості супутніх фаз у порошку, частина з яких може негативно впливати на фізико-механічні властивості кераміки. Показано, що термічна передісторія вихідного порошку відіграє важливу роль у процесі спікання кераміки з нього. Оптимальний температурний інтервал термообробки гелів 900-950 °С забезпечує синтез напіваморфних порошків, що містять криптокристалічну фазу з зародками заданої фази, навколо яких відбувається кристалізація заданої фази у випалі.

7. Досліджено можливість застосування розроблених порошків як наповнювачів композиційних стоматологічних матеріалів. Показано вплив вмісту опалоподібної склофази на показник переломлення синтезованих порошків і їхню однорідність. Розроблено оптимальні склади порошків і гелевих прекурсорів, які дозволяють одержувати наповнювачі з показником переломлення, що змінюється в межах 1,470 - 1,510 із кроком 0,01.

8. Розроблено 5 марок вогнетривких бетонів корундового і корундомулітового складів, що застосовуються для футерівки сталерозливних ковшів у конвертерному виробництві. Розроблені ультратонкі порошки використані в складах вогнетривких бетонів як модифікуючі добавки кристалізаційно-затравочного типу. Застосування розроблених добавок, що модифікують, за результатами дослідження властивостей дослідно-промислових партій дозволили підвищити фізико-механічні характеристики бетонів у 1,5 - 2 рази.

Промислові партії розроблених бетонів успішно пройшли випробування в киснево-конвертерному цеху ММК ім.Ілліча. Впровадження розробок здійснене на ВАТ “Кондрат`ївський вогнетривний завод” з економічним ефектом 808,735 тис.грн/рік.

Теоретичні, технологічні і методологічні розробки, які приведено в дисертаційній роботі, використовуються в навчальному процесі на кафедрі технології кераміки, вогнетривів, скла та емалей НТУ «ХПІ».

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Габрух А.М., Скородумова О.Б., Семченко Г.Д., Вернигора К.П. Синтез ультратонких порошков муллитоциркониевого состава золь-гель методом // Стекло и керамика.- М., 1996.- № 1-2.- С.27-29.

Здобувачем досліджено вплив типу етилсилікату на температуру синтезу та чистоту мулітоцирконієвих порошків із золь-гель передісторією.

2. Скородумова О.Б., Семченко Г.Д., Вернигора К.П., Чистяков А.А. Синтез форсте-

рита из гетерофазных гелей на основе этилсиликата и хлорида магния // Вестник Харьковского государственного политехнического университета.- Харьков: НТУ «ХПІ», 1998.- №17.- С.87-89.

Здобувачем запропоновано метод одержання форстериту з гетерогенних гелів та досліджено процеси їх термодеструкції.

3. Скородумова О.Б., Гончаренко Я.Н., Семченко Г.Д., Толстой В.С. Измельчение кремнеземистых порошков с «золь-гель» предысторией //Вестник Харьковского государственного политехнического университета.- Харьков: ХГПУ, 2000.- Вып.105.- С.12-16.

Здобувачем досліджено вплив ступеню кристалічності кремнеземистих порошків із золь-гель передісторією на їх здрібнення та сформульовано основні причини агрегації в цих порошках.

4. Скородумова О.Б., Семченко Г.Д., Нейковский С.И. Взаимосвязь процессов фазообразования в ультратонких порошках системы 3Al2O3•2SiO2-ZrO2 // Сб. научн. трудов ОАО «УкрНИИОогнеупоров им. А.С. Бережного».-Харьков, 2000.- №100.- С.95-100.

Здобувачем сформульовано основні закономірності процесів фазоутворення в мулітоцирконієвих порошках що одержані за золь-гель технологією.

5. Гончаренко Я.Н., Скородумова О.Б. Проблема агрегации в ультрадисперсных порошках с «золь-гель» предысторией // Теория и практика процессов измельчения, разделения, смешения и уплотнения: Сб. научн. трудов.- Одесса, 2000.- вып.8.- С.39-43.

Здобувачем узагальнено дані по дисперсності порошків із золь-гель передісторією, визначено основні причини утворення в них твердих агрегатів та запропоновані методи їх запобігання.

6. Скородумова О.Б., Гончаренко Я.Н., Колесниченко Л.П., Руденко Л.В. Термическое превращение этилсиликатных гелей в технологии кремнеземистых наполнителей стоматологических пластмасс // Вестник Харьковского государственного политехнического университета.- Харьков: ХГПУ, 2000.- Вып.123.- С.81-84.

Здобувачем досліджено процеси що проходять в гелях етилсилікату при термообробці та узагальнено здобуті результати.

7. Скородумова О.Б., Семченко Г.Д., Гончаренко Я.Н., Толстой В.С. Кристаллизация SiO2 из гелей на основе этилсиликата // Стекло и керамика. - М., 2001.- №1.- С.30-32.

Здобувачем запропоновано метод дослідження механізму гелеутворення в золях етилсилікату за допомогою ІЧ-спектроскопії.

8. Гончаренко Я.Н., Скородумова О.Б., Нейковский С.И. Исследование оптических свойств кремнеземистых наполнителей из гидрогелей системы ЭТС-Al(OH)3 // Вопросы химии и химической технологии.- Днепропетровск, 2001.- №2.- С.64-67.

Здобувачем запропоновано метод корегування показника світлозаломлення порошків за допомогою криптокристалічної фази, що синтезується при термообробці гетерогенних гелів.

9. Гончаренко Я.Н., Скородумова О.Б., Пушкарь Д.С., Семченко Г.Д. Получение кремнеземистых заполнителей для стоматологических композиционных материалов // Огнеупоры и техническая керамика. - М., 2001.- № 9.- С. 21-24.

Здобувачем визначено механізм поліконденсації полікремнієвої кислоти в золях етилсилікату.

10. Скородумова О.Б. Направленный синтез кристаллических фаз в ультрадисперсных порошках с «золь-гель» предысторией // Вісник Національного технічного університету «ХПІ».- Харків: НТУ «ХПІ», 2001.- №20.- С.97-102.

11. Гончаренко Я.Н., Скородумова О.Б., Семченко Г.Д. Влияние Li, Ca, Mg, Zr, Al-содержащих добавок на оптические свойства кремнеземистого наполнителя композиционных стоматологических материалов // Сб. научн. трудов ОАО «УкрНИИОгнеупоров им. А.С. Бережного».-Харьков, 2001.- №101.- С.191-196.

Здобувачем досліджено вплив ступеню кристалічності кремнеземистих порошків з добавками оксидів металів на показник світлозаломлення.

12. Скородумова О.Б., Гончаренко Я.Н. Получение сферического кремнеземистого наполнителя из этилсиликатных гелів // Вісник Національного технічного університету «ХПІ».- Харків: НТУ «ХПІ», 2002.- №17.- С.3-8.

Здобувачем узагальнено результати досліджень впливу лужного середовища на механізм поліконденсації етилсилікатного гідролізату та кристалізацію в сферичних кремнеземистих аморфних порошках.

13. Скородумова О.Б., Гончаренко Я.Н. Старение муллитоциркониевой керамики с золь-гель предысторией при термоциклировании // Вісник Національного технічного університету «ХПІ».- Харків: НТУ «ХПІ», 2003.- №14.- С.42-45.

Здобувачем узагальнено результати досліджень впливу температури випалу та термоциклування на фазовий склад мулітоцирконієвої кераміки.

14. Макаренко В.В., Скородумова О.Б., Семченко Г.Д. Термографическое исследование комбинированных связующих композиционных материалов // Огнеупоры и техническая керамика.- М., 2004.- №1.- С.24-27.

Здобувачем вивчено механізм гелеутворення в комбінованих етилсилікатних гелях с домішками парафіну.

15. Скородумова О.Б., Гончаренко Я.Н., Корниенко М.Г., Качоманова М.П. Получение волокнистого кремнеземистого наполнителя композиционных материалов по золь-гель технологии // Вопросы химии и химической технологии.- Днепропетровск, 2004.- №4.- С.124-127.

Здобувачем досліджено вплив співвідношення ЕТС/каталізатор/вода на одержання волокноутворюючих властивостей золю.

16. Логвинков С.М., Скородумова О.Б., Городничева И.В., Семченко Г.Д. Термодинамический анализ твердофазных реакций в системе ZrO2-MgO-Al2O3-SiO2 // Вісник Національного технічного університету «ХПІ».- Харків: НТУ «ХПІ», 2004.- №32.- С.82-85.

Здобувачем виконано аналіз ймовірності перебігу твердофазних реакцій за участю простих та складних оксидів у системі ZrO2- MgO -Al2O3 - SiO2 .

17. Логвинков С.М., Скородумова О.Б., Городничева И.В., Бражник Д.А., Семченко Г.Д. Термодинамика фазовых взаимоотношений в системе ZrO2-MgO-Al2O3-SiO2 // Огнеупоры и техническая керамика.- М., 2004.- №7.- С.2-5.

Здобувачем виконано термодинамічні розрахунки для реакцій між стехіометричними оксидними сполуками системи ZrO2-MgO-Al2O3-SiO2 .

18. Скородумова О.Б., Гончаренко Я.Н., Городничева И.В. Исследование муллитоциркониевой керамики с "золь-гель" предысторией методом ИКС // Вісник Національного технічного університету «ХПІ».- Харків: НТУ «ХПІ», 2004.- №33.- С.32-37.

Здобувачем узагальнено результати ІЧ-дослідження впливу термоциклування на зміну співвідношення кристалічних фаз в мулітоцирконієвій кераміці.

19. Логвинков С.М., Скородумова О.Б., Городничева И.В., Семченко Г.Д., Бражник Д.А. Возможности спекания ZrO2 с добавками в системе MgO-Al2O3-SiO2-ZrO2 с позиций термодинаміки // Зб. наук. праць ВАТ “УкрНДІВогнетривів ім. А.С. Бережного”.- Харків, 2004.- №104.- С.114-119.

Здобувачем розраховані та встановлені термодинамічно ймовірні напрямки протікання твердофазних реакцій у системі MgO-Al2O3-SiО2-ZrО2.

20. Логвинков С.М., Бражник Д.А., Скородумова О.Б., Городничева И.В., Семченко Г.Д. Фазовые равновесия в субсолидусе системы ZrO2-MgO-Al2O3-SiO2 // Огнеупоры и техническая керамика.- М., 2004.- №9.- С.9-17.

Здобувачем проаналізовано геометро-топологічні та статистичні характеристики субсолідусної побудови системи ZrO2-MgO-Al2O3-SiO2.

21. Скородумова О.Б., Городничева И.В., Качоманова М.П., Гончаренко Я.Н. Физико-механические свойства композиционных материалов на основе керамического наполнителя и полимерной матрицы // Вісник Національного технічного університету «ХПІ».- Харків: НТУ «ХПІ», 2005.- №27.- С.37-42.

Здобувачем узагальнено результати досліджень впливу ступеню наповнення кремне-

земистим наповнювачем композиційних стоматологічних матеріалів на їх фізико-механічні властивості.

22. Скородумова О.Б., Городничева И.В. Проблемы повышения однородности гетерогенных гелей-прекурсоров керамики в системе Al2O3 -SiO2-ZrO2 // Вісник Національного технічного університету «ХПІ».- Харків: НТУ «ХПІ», 2005. - №51.- С.174-178.

Здобувачем узагальнено результати досліджень механізму старіння гелів на основі гелеподібних гідроксидів алюмінію, цирконію та золів етилсилікату.

23. Скородумова О.Б., Качоманова М.П., Городничева И.В., Гончаренко Я.Н. Влияние морфологии наполнителя на физико-механические свойства композиционных материалов для стоматологии // Зб. наук. праць ВАТ “УкрНДІВогнетривів ім. А.С. Бережного”.-Харків, 2005.- №105.- С.150-157.

Здобувачем узагальнено результати досліджень впливу морфології наповнювачів стоматологічних пластмас на їх фізико-механічні властивості.

24. Рыщенко М.И., Семченко Г.Д., Скородумова О.Б. Ультрадисперсные порошки и материалы на их основе в системе MgO-Al2O3-SiO2-ZrO2 // Будівельні матеріали, вироби та санітарна техніка.- Київ, 2006.- №22.- С.95-99.

Здобувачем сформульовано основні принципи золь-гель переходу в гетерогенних золях системи MgO-Al2O3-SiO2-ZrO2, які забезпечують одержання керамічного матеріалу заданого фазового складу та структури при термообробці.

25. Скородумова О.Б., Логвинков С.М., Городничева И.В., Вернигора Н.К. Изменение фазового состава муллитоциркониевой керамики при термоциклировании // Огнеупоры и техническая керамика.- М., 2006.- № 5.- С.2-10.

Здобувачем узагальнено результати експериментальних та термодинамічних досліджень зміни фазового складу мулітоцирконієвої кераміки при термоциклуванні.

26. Скородумова О.Б., Городничева И.В., Гончаренко Я.Н. Синтез двойных соединений из гетерогенных гелей системы этилсиликат - соль метала // Зб. наук. праць ВАТ “УкрНДІВогнетривів ім. А.С. Бережного”.-Харків, 2006.- №106.- С.170-181.

Здобувачем узагальнено результаті вивчення механізмів золь-гель переходу в бінарних гелях та їх впливу на синтез подвійних сполук при термообробці гелів, що досліджуються.

27. Способ повышения качества керамики на основе нитрида кремния: А.с. 1781995, SU, МКИ 6 C 04 B 35/58, 41/84. /Г.Д.Семченко, Е.Е.Старолат, О.Б.Скородумова, Ю.Г.Гогоци.- №4841380/33; Заявл.21.06.90; Опубл. 10.03.96, Бюл. №10.- 4 с.

Здобувачем запропоновано склад золь-гель композиції для просочення нітридкремнієвої кераміки.

28. Патент UA №62986 С2 Україна, МКИ 7 С01В33/12, 33/14, 33/155 Спосіб одержання легованого кремнеземістого порошку: Пат. №62986 С2 Україна, МКИ7 С01В33/12, 33/14,33/155. Я.М.Гончаренко, О.Б. Скородумова, Г.Д. Семченко. (Украина); НТУ “ХПИ”.- №2000063388; Заявл.09.09.00; Опубл. 15.01.04, Бюл. №1.- 3 с.

Здобувачем запропоновано метод корегування показника світлозаломлення кремнеземистих порошків утворенням криптокристалічної фази при їх термообробці.

29. Патент UA №27899 на корисну модель Україна, С 04 В 35/18. Спосіб одержання керамічного порошку: Пат. № 27899 U Україна, С 04 В 35/18. І.В. Городнічева, О.Б. Скородумова. (Україна); НТУ “ХПІ”.- № u200703741; Заявл. 04.04.2007; Опубл. 26.11.2007, Бюл.№ 19. - 4с.

Здобувачем запропоновано фізико-хімічні принципи зменшення водних об`ємів золь-гель композицій-прекурсорів керамічних наповнювачів композиційних стоматологічних матеріалів

32. Semchenko G.D., Scorodumova O.B., Gogotzy G.A. Elaboration of ultrafine mullite powder and strong advanced ceramics from sol-gel method // Fourth Euro Ceramics. Basic Science. Developments in Processing of Advanced Ceramics - Part 1.- Faenza (Italy), 1995.- V.1.- P.97-104.

Здобувачем досліджено вплив кінетичних параметрів одержання гелю етилсилікат - сіль алюмінію на вихід муліту при термообробці та параметри його тонкої структури.

31. Скородумова О.Б., Семченко Г.Д., Вернигора К.П., Кобец Н.Ю. Синтез кордиеритовых порошков // Сб. научн. трудов ОАО «УкрНИИОогнеупоров им. А.С. Бережного».-Харьков, 1996.- С.162-165.

Здобувачем досліджено вплив температурних режимів одержання гетерогенних гелів та їх термообробки на фазовий склад кордиєритових порошків, що розроблені.

32. Семченко Г.Д., Логвинков С.М., Скородумова О.Б., Старолат Е.Е., Габрух А.М. Создание высокоэффективных керамических материалов // Sulikatu technologija. Tarptautines konferencijoz Pranesimu medziaga. Kaunas, 1998.- С.125-128.

Здобувачем розроблені способи одержання золь-гель методом ультратонких порошків муліту, кордиєриту, форстериту та мулітоцирконієвих композицій, які були використані при створенні щільної та високопоруватої кераміки.

33. Семченко Г.Д., Скородумова О.Б., Опрышко И.Н., Вернигора К.П. Золь-гель процесс и механохимия в технологии керамики и огнеупоров // Физико-химические проблемы создания новых конструкционных керамических материалов. Сырье, синтез, свойства : Доклады IV Всероссийской конф. Сыктывкар, 4-8 июня 2001.- Сыктывкар, 2002.- С.203-211.

Здобувачем сформульовано основні закономірності фазоутворення в гелях системи MgO-Al2O3-SiO2-ZrO2 при термообробці.

34.Скородумова О.Б. Синтез ультратонких порошков из гелей, полученных в системе MgO-Al2O3-SiO2-ZrO2 // XVI Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, посвященный 250-летию отечественной химической науки. С.-Петербург (Россия), 25-29 мая 1998г.- М., 1998.- т.2.-С.486.

35. Гончаренко Я.Н., Скородумова О.Б., Семченко Г.Д. Синтез керамического наполнителя из гелей для стоматологических масс по беспомольной технологии // Екологія та інженерія. Стан, наслідки, шляхи створення екологічно чистих технологій : ІІІ Всеукр. науково-метод. конф. з міжнарод. участю. Дніпродзержинськ, 23-26 жовтня 2000р.- Дніпродзержинськ, 2000.- С.168-169.

Здобувачем теоретично обґрунтовано основні принципи одержання з гетерогенних гелів керамічних наповнювачів стоматологічних композиційних матеріалів за безпомеловою технологією.

36. Скородумова О.Б. Гель-синтез ультратонких порошков и керамики на их основе // Перспективні напрямки розвитку науки і технології тугоплавких неметалевих і силікатних матеріалів : Міжнар. наук.-техн. конф. Дніпропетровськ, 6-9 жовтня 2003р.- Дніпропетровськ, 2003.- С.95-96.

37. Логвинков С.М., Скородумова О.Б., Семченко Г.Д., Бражник Д.А., Городничева И.В. Твердофазные обменные взаимодействия сложных оксидов циркония, магния, алюминия и кремния // XVI Укр. конф. з неорганічної хімії за участю закордонних вчених. Ужгород, 20-24 вересня 2004р.- К., 2004.- С.133-134.

Здобувачем виконано аналіз термодинамічних розрахунків перебігу твердофазних реакцій в системі ZrO2-MgO-Al2O3-SiO2 .

38. Скородумова О.Б., Городничева И.В. Ультрадисперсные порошки в системе MgO-Al2O3-SiO2-ZrO2, полученные по золь-гель технологи // Современное материаловедение : достижения и проблемы: Междунар. научн.-техн. конф. Киев, 26-30 сент. 2005г.- К., 2005.- С.170-171.

Здобувачем узагальнено одержані результати досліджень по розробці ультрадисперсних порошків заданого складу в системі MgO-Al2O3-SiO2-ZrO2.

39. Скородумова О.Б. Получение ультрадисперсных порошков в системе MgO-Al2O3-SiO2-ZrO2 и материалов на их основе золь-гель методом // Фізико-хімічні проблеми в технології тугоплавких неметалевих і силікатних матеріалів : Укр. научн.-техн. конф. Дніпропетровськ, 27-29 вересня 2006р.- Дніпропетровськ, 2006.- С.120.

Анотація

Скородумова О.Б. Ультрадисперсні порошки поліфункціонального призначення на основі композицій системи MgO - Al2O3 - SiO2 - ZrO2 - Рукопис.

Дисертація на здобуття ученого ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.11 - технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. - Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2008.

Дисертація присвячена розробці теоретичної концепції одержання ультрадисперсних порошків по золь-гель технології в системі MgO - Al2O3 - SiO2 - ZrO2.

Встановлено взаємозв'язок фазового і дисперсного складів синтезованих ультратонких порошків і ступеня однорідності гелевих прекурсорів. Запропоновано новий підхід до одержання однорідних ультратонких порошків, що полягає в створенні однорідної структури гелів системи етилсилікат - солі металів шляхом коректування кінетичних параметрів проходження реакцій гідролізу і поліконденсації етилсилікату, що запобігають утворенню опалоподібної склофази після їхньої термообробки.

Розроблені ультратонкі порошки використані як модифікуючі добавки кристалізаційно-затравочного типу в складах вогнетривких бетонів корундового та корундомулітового складу, застосовуваних для футерівки сталековшів конвертерного виробництва.

Ключові слова: золь-гель метод, гідроліз етилсилікату, поліконденсація, клатрати води, опалоподібна склофаза, ультрадисперсні порошки, стабілізація ZrO2, керамічні наповнювачі, модифікуючі добавки, вогнетривкі бетони.

Аннотация

Скородумова О.Б. Ультрадисперсные порошки полифункционального назначения на основе композиций системы MgO - Al2O3 - SiO2 - ZrO2. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.17.11 - технология тугоплавких неметаллических материалов.- Национальный технический университет “Харьковский политехнический институт”, Харьков, 2008.

Диссертация посвящена разработке теоретической концепции получения ультрадисперсных порошков по золь-гель технологии в системе MgO - Al2O3 - SiO2 - ZrO2.

Установлена взаимосвязь фазового и дисперсного составов синтезированных ультратонких порошков и степени однородности гелевых прекурсоров на основе этилсиликата. Нарушение однородности этилсиликатного геля проявляется в виде образования при термообработке опаловидной стеклофазы, основной причиной формирования которой является наличие клатратов воды в структуре геля. Образование клатратов воды обусловлено параллельным протеканием реакций гидролиза и поликонденсации этилсиликата с преимущественным прохождением последней.

Исследовано влияние количества конденсированной компоненты в техническом этилсиликате на степень однородности гетерогенного геля системы этилсиликат - соль металла. Показано, что присутствие в этилсиликате олигомеров различной степени конденсации также приводит к образованию при гидролизе и поликонденсации клатратов воды.

Предложен новый подход к получению однородных ультратонких порошков, который заключается в создании однородной структуры гелей системы этилсиликат - соли металлов путем корректирования кинетических параметров прохождения реакций гидролиза и поликонденсации этилсиликата, предотвращающих образование опаловидной стеклофазы после термообработки.

Разработаны ультратонкие порошки муллитового, муллитоциркониевого, кордиеритового и форстеритового составов.

Предложен механизм стабилизации ZrO2 в тетрагональной модификации в порошках, полученных термообработкой гетерогенных гелей системы этилсиликат - соли алюминия и циркония. Стабилизация диоксида циркония осуществляется посредством действия высоких локальных давлений, возникающих при развитии деформаций при термодеструкции гелей. Установлено, что степень однородности исходных гелевых прекурсоров муллитоциркониевых порошков влияет на полноту стабилизации диоксида циркония. Нарушение однородности гелей приводит к образованию малых количеств (до ~ 2 %) моноклинной модификации ZrO2.

Установлено влияние коллоидно-химической предыстории ультрадисперсного порошка на физико-механические характеристики керамики из него. Показано, что для получения плотной керамики предпочтительны полуаморфные порошки с высокой удельной поверхностью, в которых синтез заданной фазы интенсифицируется в течение обжига. Нарушение однородности геля приводит к синтезу большого количества сопутствующих фаз в порошке, часть из которых может оказывать отрицательное влияние на физико-механические свойства керамики. Показано, что термическая предыстория исходного порошка играет немаловажную роль в процессе спекания керамики из него. Оптимальный температурный интервал термообработки гелей 900-950 °С обеспечивает синтез полуаморфных порошков, содержащих криптокристаллическую фазу с зародышами заданной фазы, вокруг которых происходит кристаллизация заданной фазы в обжиге.

Установлена возможность применения разработанных порошков в качестве наполнителей композиционных стоматологических материалов. Показано влияние содержания опаловидной стеклофазы на показатель преломления синтезируемых порошков и их однородность. Разработаны оптимальные составы порошков и гелевых прекурсоров, позволяющие получать наполнители с показателем преломления, изменяющимся в пределах 1,470-1,510 с шагом 0,01.

Разработанные ультратонкие порошки предложено использовать в качестве модифицирующих добавок кристаллизационно-затравочного типа в составах разработанных огнеупорных бетонов корундомуллитового состава, применяемых для футеровки стальковшей конвертерного производства.

Ключевые слова: золь-гель метод, гидролиз этилсиликата, поликонденсация, клатраты воды, опаловидная стеклофаза, ультрадисперсные порошки, стабилизация ZrO2, керамические наполнители, модифицирующие добавки, огнеупорные бетоны.

Summary

Scorodumova O.B. The polyfunctional ultrafine powders based on compositions in MgO - Al2O3 - SiO2 - ZrO2 system. - Manuscript.

Thesis for Doctor of Technical Degree on the specialty 05.17.11 - technology of hard-melting nonmetallic materials. - National Technical University “Kharkov Polytechnic Institute”

The thesis is devoted to develop the theoretical conception of ultrafine powders processing in MgO - Al2O3 - SiO2 - ZrO2 system.

The interconnection of phase composition and dispersity of ultrafine powders synthesized and homogeneity degree of gel precursors has been determined. It has been proposed the new approach to homogeneous ultrafine powders obtaining. It is the creation of gel homogeneous structure of ethyl silicate - metal salts system by the way of correcting the kinetic parameters of ethyl silicate hydrolysis and polycondensation reactions, which prevent the opal-like glass phase synthesis after its thermal treatment.

The ultrafine powders developed have been used as modifying additions by crystallizing - seeding type for refractory corundum-mullite unforming materials used for lining the steel-pouring ladles of converter production.

Key words: sol-gel method, ethyl silicate hydrolysis, polycondensation, water clatrates, opal-like glass phase, ultrafine powders, ZrO2 stabilization, ceramic fillers, modifying additions, refractory unforming materials.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Свойства материалов систем цирконий–кислород, цирконий-азот, алюминий-азот. Экспериментальное получение керамического композиционного материала на основе системы AlN-ZrO2-ZrN с повышенным уровнем электро-, теплопроводности, механических свойств.

    дипломная работа [9,2 M], добавлен 11.09.2012

  • Основні принципи підвищення зносостійкості порошкових матеріалів на основі заліза. Вплив параметрів гарячого штампування на структуру і властивості отримуваних пористих заготовок. Технологія отримання композитів на основі системи карбід титану-сталь.

    дипломная работа [4,8 M], добавлен 27.10.2013

  • 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

  • Залізо – найважливіший промисловий метал. Використання чавуну як конструкційного матеріалу. Техніко-економічне порівняння способів одержання сталі. Ефективність роботи доменної печі. Боксити, нефеліни, каоліни, алуніти - сировина для одержання алюмінію.

    реферат [1,9 M], добавлен 21.11.2010

  • Основные закономерности и процессы спекания оксидов. Влияние чистоты сырья и добавок на свойства Al2O3 керамики. Исследование влияния эффекта саморазогрева корундоциркониевой композиции в электромагнитном поле СВЧ на структуру и свойства материала.

    дипломная работа [190,3 K], добавлен 02.03.2012

  • Принцип та порядок одержання нафтопродуктів, їх різновиди та відмінні характеристики. Експлуатаційні властивості, порядок та особливості використання автомобільних бензинів, дизельного палива, різноманітних моторних масел та мастильних матеріалів.

    курс лекций [2,5 M], добавлен 26.01.2010

  • Точність складання на основі принципів повної чи неповної взаємозамінності в масовому і великосерійному виробництвах. Переваги пневмоінструменту у порівнянні з електроінструментом. Притирання при складанні для одержання точного розміру потрібних деталей.

    реферат [314,8 K], добавлен 07.08.2011

  • Вплив мінеральних наповнювачів та олігомерно-полімерних модифікаторів на структурування композиційних матеріалів на основі поліметилфенілсилоксанового лаку. Фізико-механічні, протикорозійні, діелектричні закономірності формування термостійких матеріалів.

    автореферат [29,3 K], добавлен 11.04.2009

  • Загальна характеристика дифузійних вакуумних насосів, їх конструкції, області дії. Класифікація методів і приладів для вимірювання малих тисків газів. Одержання мас-спектрограми залишкової атмосфери вакуумної установки УВЛ-8 за допомогою мас-спектрометра.

    курсовая работа [3,1 M], добавлен 20.01.2015

  • Розробка системи керування фрезерним верстатом ЧПК на основі Arduino Uno. Мікроконтроллер та драйвер крокового двигуна. Огляд кнопки аварійного керування. Програмна реалізація та математичне моделювання роботи системи, техніко-економічне обґрунтування.

    дипломная работа [6,3 M], добавлен 17.02.2022

  • Розгляд проблем, які виникають на шкірі ніг чоловіків, та особливостей одержання чоловічого антисептичного крему. Основні діючі компоненти у складі кремів для догляду за шкірою ніг. Розробка технологіїї та дослідження основних показників якості крему.

    презентация [11,1 M], добавлен 15.12.2023

  • Процес нанесення тонких плівок в вакуумі. Метод термічного випаровування. Процес одержання плівок. Способи нанесення тонких плівок. Використання методу іонного розпилення. Будова та принцип роботи ВУП-5М. Основні види випарників та їх застосування.

    отчет по практике [2,4 M], добавлен 01.07.2015

  • Основні промислові методи одержання армованих волокном пластиків. Опис підготовки волокон і матриці, просочування першого другим, формування виробу, затвердіння, видалення оправки. Сфери застосування найпоширеніших полімерних композитних матеріалів.

    реферат [751,0 K], добавлен 25.03.2013

  • Структура технологічного процесу механічної обробки заготовки. Техніко-економічна оцінка технологічних процесів. Термічна і хіміко-термічна обробка заготовок і деталей. Технології одержання зварних з'єднань. Технологічні процеси паяння, клепання, клеєння.

    реферат [2,2 M], добавлен 15.12.2010

  • Побудова математичних моделей об'єктів керування. Вибір пристроїв незмінної та змінної частин. Вирішення задачі аналізу чи синтезу. Принцип роботи змішувальної установки основі одноконтурних систем регулювання. Синтез автоматичної системи регулювання.

    курсовая работа [301,9 K], добавлен 22.02.2011

  • Проектування цеху з виробництва деталей, призначених для електром'ясорубки, методом лиття під тиском із АБС-пластику з загальною річною продуктивністю 5000 т. Особливості сировини та готової продукції. Аналіз техніко-економічних показників виробництва.

    дипломная работа [438,6 K], добавлен 07.11.2011

  • Класифікація та призначення текстильних волокон. Технологія одержання пряжі. Будова, властивості, методи опорядження та створення тканини на ткацькому верстаті. Асортимент швейних виробів, етапи їх виготовлення. Опис обладнання у швейному виробництві.

    реферат [914,8 K], добавлен 26.11.2010

  • Сущность метода зонной плавки. Физико-химические свойства германия. Применение германия в полупроводниковых приборах. Получение технического кремния восстановления природного диоксида SiO2 (кремнезем) в электрической дуге между графитовыми электродами.

    реферат [125,4 K], добавлен 25.01.2010

  • Експертні системи - застосування штучного інтелекту. Будівля, функції та порівняння експертних систем. Домінуюча роль знань в експертних системах. Способи одержання знань про аналізовану систему. Спосіб самостійного і звичайного прийому інформації.

    реферат [34,4 K], добавлен 18.07.2010

  • Визначення дійсних розмірів виробу і виконання складального креслення. Службове призначення розмикача, принцип його роботи. Розробка технологічного процесу зборки. Аналіз основних і допоміжних конструкторських баз. Вибір способу одержання заготівки.

    контрольная работа [131,4 K], добавлен 21.03.2009

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.