Методика проведения работы

1. Отвесить на технических весах бой стекла и кварцевый песок в заданных количествах и соотношениях (задает преподаватель, варианты составов спекаемых смесей даны в табл. 7.1).

Таблица 7.1

Составы спекаемых смесей

Вариант	Состав исходной смеси, мас.%
	Кварцевый песок	Стекло
1	95	5
2	90	10
3	85	15
4	80	20
5	75	25
6	70	30
7	65	35
8	60	40
9	55	45
10	50	50

2. Измельчить смесь в ступке или в шаровой мельнице до фрак­ции менее 0,08 мм. Если компоненты даны в измельченном состоянии, то после взвешивания необходимо перемешать смесь в стеклянной колбе с резиновыми наполнителями до усреднения в течение не менее 15 минут.

3. Увлажнить смесь раствором декстрина до влажности 2,0 - 3,5 %, перетереть в керамической чашке, используя пестик ступки, и поместить в эксикатор для равномерного распределения влаги.

4. Спрессовать при удельном давлении 10МПа из полученной смеси 12 образцов размером: диа­метр – 20 мм, высота – 10...12 мм и определить их плотность после сушки в сушильном шкафу, кг/м³:

(7.1)

где m - масса, кг; d – диаметр, м; h – высота образца, м.

5. Поместить таблетки в муфельную печь (по четыре для каждой заданной температуры) для спекания (температуру Т задает преподаватель) и выдержать при постоянной температуре , , , минут (время задает преподава­тель).

6. Замерить плотность спекшихся таблеток р_t, результаты свести в следующую табл. 7.2.

Таблица 7.2

Результаты опыта и расчетов

Температура обжига Т, К	Плотность образца до обжига ро.10-3, кг/м3	Время вы держки при температуре ,с	Плотность образца после обжига рt.10-3, кг/м3	(ps-pt).10-3, кг/м3

- плотность беспористого спека стекла, определяется расчетом, ; ( , - истинная плотность стекла и кварцевого песка соответственно; , - их объемные доли в смеси).

(7.2)

где - массовая доля компонента в спекаемой смеси; - его плотность.

7. Рассчитать константу скорости спекания

(7.3)

8. Построить зависимость плотности материала от времени и температуры спекания.

9. Построить зависимость от времени и температуры спекания.

10. Найти зависимость k от Т в виде экспоненциального уравнения:

(7.4)

или (7.5)

11. Рассчитать энергию активации процесса спекания E_s по экспе­риментальным значениям k_i и T_i.

12. По экспериментальным данным температурной зависимости вязкости стекла (значения дает преподаватель) рассчитать постоянные уравнения Аррениуса:

(7.6)

и энергию активации вязкого течения при температуре спекания:

. (7.7)

13. Сопоставить и . Если , то процесс спекания проте­кает исключительно за счет вязкого течения. Перемножив (7.4) на (7.6), получим:

(7.8)

Отсюда:

(7.9)

Если , то и процесс спекания тормозится какими-то процессами, протекающими параллельно, например, кристаллизацией.

После проведения всех расчетов необходимо сделать вывод.

Контрольные вопросы:

1. В чем состоит сущность и движущаяся сила процесса спекания?

2. Показатели оценки степени спекания.

3. Роль спекания в технологии силикатных и других тугоплавких материалов.

4. Виды спекания.

5. Твердофазовое спекание: сущность процесса, механизм по Я.И.Френкелю и Б.Я.Пинесу..

6. Отдельные стадии твердофазового спекания.

7. Направленная диффузия при зарастании пор в спекающемся теле.

8. Кинетика процесса твердофазового спекания, факторы, влияющие на процесс.

9. Жидкостное спекание: сущность процесса, условия реализации, механизм.

10. Кинетика процесса жидкостного спекания, факторы, влияющие на процесс.

11. Спекание испарение – конденсация: сущность процесса, механизм.

12. Реакционное спекание: сущность процесса, механизм, конкретный пример.