- •Реферат
- •Содержание
- •Раздел 1. Состояние проблемы получения керамик на основе оксидов алюминия 10
- •Раздел 2. Описание оборудования и методики исследования 37
- •Раздел 3. Исследовательская часть 39
- •Раздел 4. Безопасность и экологичность проекта. 63
- •Введение
- •Раздел 1. Состояние проблемы получения керамик на основе оксидов алюминия
- •1.1 Привлекательность наноструктурных керамических материалов для перспективных применений
- •1.2. Особенности спекания керамики из наноразмерных порошков
- •1.3. Способы получения тонкодисперсных порошков
- •1.3.1. Метод осаждения в газовой фазе
- •1.3.2 Гидролиз элементорганических соединений
- •1.3.3. Гетерофазный синтез в жидкой фазе
- •1.3.4. Гидротермальный метод
- •1.3.5. Процессы в газовой фазе
- •1.3.6. Топохимические реакция
- •1.3.7. Методы с участием плазмы
- •1.3.8. Электроэрозионный способ
- •1.3.9. Криохимвческин метод
- •1.3.10. Методы разложения и твердофазный синтез
- •1.3.11. Золь - гель метод
- •Полимерные гели
- •Коллоидные золи
- •Диспергированные коллоидные частицы.
- •1.4. Полиморфизм Аl203 в наноструктурном состоянии и методы управления рекристаллизацией для получения керамики оксида алюминия
- •1.5. Применение керамик
- •1.5.1. Доокисление отработанных газов двигателей внутреннего сгорания (двс).
- •1.5.2. Разработка керамических фильтрующих материалов с регулируемой поровой.
- •1.5.3. Применение в медицине.
- •Раздел 2. Описание оборудования и методики исследования
- •2.1 Сканирующий электронный микроскоп
- •2.2 Изучение фазового состава частиц осадка
- •2.5 Определение прочностных свойств спеченных керамик
- •2.6. Рентгеновский фазовый анализ
- •Раздел 3. Исследовательская часть
- •3.1. Особенности технологического процесса получения керамики из продукта химического диспергирования сплава Al-Si (12%масс.).
- •3.2. Технологическая схема спекания
- •3.3. Изучение свойств керамических образцов (плотность, пористость, усадка).
- •3.3.1. Свойства керамических образцов, изготовленных из продукта химического диспергирования алюминиевого сплава Al-Si (12%масс.).
- •3.4. Изучение механических свойств керамических образцов (прочность, трещиностойкость, ударный изгиб).
- •3.4.1. Механические свойства керамических образцов, изготовленных из продукта химического диспергирования алюминиевого сплава Al-Si (12%масс.).
- •Раздел 4. Безопасность и экологичность проекта.
- •4.1 Введение
- •4.2 Воздействие на человека электрического тока
- •4.3 Электробезопасность производственных систем
- •4.4 Защитное заземление
- •4.5. Расчёт параметров защитного заземления лабораторной установки
- •4.6. Расчёт
- •5. Организационно-экономическая часть разработка бизнес-плана
- •5.1. Меморандум конфиденциальности
- •5.2. Резюме
- •5.3. Задание на исследование.
- •5.4. План по организации научно-исследовательской работы
- •5.4.1. Используемое оборудование и приборы
- •5.4.2 Численность работников, занятых исследованием.
- •5.5. Планирование научно-исследовательской работы
- •5.5.1. Сетевое планирование и управление нир
- •5.5.2. Построение сетевого графика
- •5.5.3. Расчёт параметров сетевого графика
- •5.5.3. Расчет параметров сетевого графика
- •5.6. План по определению затрат на исследование
- •5.6.1. Определение капитальных затрат и амортизационных отчислений
- •5.6.2. Определение затрат на материалы и комплектующие изделия.
- •5.6.3. Определение затрат на заработную плату.
- •5.6.4. Определение затрат на энергоносители.
- •5.6.5. Определение расходов по содержанию и эксплуатации оборудования.
- •5.6.6. Определение расходов на научные и производственные командировки.
- •5.6.7. Определение затрат на оплату работ, выполненных сторонними организациями и предприятиями
- •5.6.8. Определение накладных расходов.
- •5.6.9. Составление сметы затрат на выполнение нир.
- •5.7. Маркетинговые исследования
- •5.8. Технико-экономическое обоснование нир
- •6. Выводы по дипломной работе
- •Список литературы
5.8. Технико-экономическое обоснование нир
В результате проведённых НИР создана проектная и рабочая документация, а также данные для создания опытных образцов высококачественной керамики.
Комплекс полученных результатов позволяет сделать вывод о целесообразности разработанной технологии утилизации стружки силумина с дальнейшим получением восококачественной керамики.
1. Использование методов сетевого планирования и управления позволило сократить сроки проведения НИР с 85 дней до 59 и выявить резервы времени на отдельных участках.
2. Составлена смета затрат на проведение НИР, сумма которой 598 654 рублей.
3. Так как работа проводилась в лабораторных условиях, подсчитать экономический эффект не представляется возможным. Однако результаты исследований могут быть использованы при разработке и создании технологического процесса изготовления изделий из высококачественной керамики на основе силумина.
6. Выводы по дипломной работе
1. На основании анализа бинарных диаграмм состояния – Al2O3 – SiO2 показано, что в спеченном на воздухе материале, изготовленном из осадка – продукта химического диспергирования (о-пхд) сплава Al-Si (12% масс) при избыточном содержании в нем щелочных ионов (Na+ и OH-), могут образовываться алюминаты натрия (Na2O·6Al2O3 и Na2O·11Al2O3) и силикаты натрия (Na2SiO3 и Na2Si2O5).
2. Предложена и отработана последовательность технологических операций, позволяющих получать спеченную керамику из о-пхд сплавов Al-Si (12% масс)
Разработанная технология основана на применении известных и общепринятых, как в керамической технологии, так и в порошковой металлургии, процессов и оборудования.
3. Особенностью процесса отмывки о-пхд сплавов Al-Si (12% масс) путем декантации является постепенное понижение показателя рН – среды с увеличением кратности циклов отмывки (с 12,9 до 10,3 – для о-пхд сплава Al-Si12% масс )
Максимальная степень отмывки осадка определяется минимальным значением его рН – среды, которое связано со способностью его частиц адсорбировать и удерживать щелочные ионы - Na+ и OH-. Установлено, что увеличение дисперсности частиц осадка повышает его адсорбирующую способность по отношению к щелочным ионам. Экспериментально установлено проявление коагуляции частиц осадков в процессе декантации, связанной с уменьшением концентрации ионов Na+ в диффузном слое мицелл, приводящей к нивелированию эффекта их электростатического отталкивания.
4. Методом мокрого ситового анализа установлено, что о-пхд сплава Al-Si (12% масс) состоит, в основном (70% масс), из дисперсных частиц микронного и наноразмерного диапазона, проходящих через сито с размером ячеек 50 мкм – (дисперсная фракция - <50 мкм). Зафиксировано также образование зернистых фракций (от 63/50 мкм до > 1000 мкм).
Количественное соотношение образующихся дисперсной и зернистой фракций в осадке определяется доминированием определенного процесса, протекающего при химическом диспергировании: зернограничной щелочной коррозии сплава, либо взаимодействия раствора щелочи с поверхностью зерен сплава (первый определяет образование зернистых фракций, второй – дисперсной фракции).
5. Установлено, что увеличение степени отмывки осадка (при снижении рН среды от 12,9 до 10,3) – пхд сплава Al-Si (12% масс), приводит к повышению плотности (от 1,67 до 2,92 г/см3) и механических свойств спеченного материала (прочности при изгибе – от 5 до 125 МПа, параметра трещиностойкости – от 0,2 до 3,0 МПа· м1/2, прочности при ударном изгибе – от 1·103 до 2,5·103 Дж/м2). Это связано с более плотной укладкой зерен α-Al2O3 вследствие образования дискретных прослоек нефелина между ними и их диффузионного сращивания по межзеренным контактам при спекании.
Особенностью его структуры является наличие значительного порового пространства, образованного системой сообщающихся пор и каналов микронного сечения, образованных в результате газовыделения при спекании образцов вследствие испарения оксидных компонентов шихты.
6. Проводимые исследования не несут опасности поражения электрическим током, для обеспечения электробезопасности применяется защитное заземление.
7. Использование методов сетевого планирования и управления позволило сократить сроки проведения НИР с 85 дней до 59 и выявить резервы времени на отдельных участках.
* * *
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, «Соглашение №16.552.11.7082».