- •Методические указания
- •Введение
- •1. Технологическая схема изготовления керамики
- •1.1. Выбор и подготовка исходных компонентов
- •1.2. Расчет шихты
- •1.3. Смешивание
- •1.4. Обезвоживание и сушка
- •1.5. Гранулирование шихты
- •1.6. Формование заготовок (прессование)
- •1.7. Высокотемпературный обжиг (спекание)
- •1.8. Механическая обработка
- •1.9. Нанесение электродов
- •1.10. Поляризация сегнетокерамики
- •2. Вопросы для практических занятий
- •2.1. Вопросы по теме «Основные операции технологического процесса получения керамики»
- •2.2. Вопросы по теме «Свойства керамических материалов»
- •2.3. Вопросы по теме «Методы испытания керамики»
- •3. Примеры расчетов
- •3.1. Расчет шихты
- •3.2. Расчет теоретической плотности BaTiO3
- •3.3. Расчет теоретической плотности NaCl
- •Библиографический список
- •Содержание
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
3. Примеры расчетов
3.1. Расчет шихты
Шихта синтезируемого материала составляется из сырьевых компонентов в соотношении, которое определяется пересчетом молярных в весовые проценты с учетом содержания основного вещества в каждом компоненте. В некоторые шихты кроме количеств, приходящихся по стехиометрическому составу, вводится избыток отдельных компонентов.
Рассмотрим пример расчета шихты сегнетоэлектрического материала цирконата-титаната свинца марки ЦТС-19.
Стехиометрический состав Pb0,95Sr0,05(Zr0,53Ti0,47)O3 + 1% Nb2O5.
Выбираем исходное сырье с содержанием основного вещества в процентах: PbO – 99%, SrCO3 – 99%, ZrO2 – 96%, TiO2 – 99%, Nb2O5 – 100%.
Таблица 3
Расчет молярных количеств
Сырьевые материалы |
Молярные доли (x) |
Молекулярная масса (М)
|
Молярные количества (хМ) |
PbO
SrCO3
ZrO2
TiO2
|
0,95
0,05
0,53
0,47
|
Pb – 207,21 O – 16 223,21
Sr – 87,63 C – 12 O3 – 48 147,63
Zr – 91,22 O2 – 32 123,22
Ti – 47,90 O2 – 32 79,9 |
212,0495
7,3815
65,3066
37,5530
|
∑ хМ = 322,2906
Находим молярные количества с учетом основного вещества
PbO – 212,0495 : 99 = 214,191
SrCO3 – 7,3815 : 99 = 7,456
ZrO2 – 65,027 : 96 = 68,027
TiO2 – 37,5530 : 99 = 37,932
327,606
Nb2O5 – 1% от 327,606 = 3,276
Всего: 330,882
Определяем весовые проценты
PbO - 214,191 : 330,882 = 64,73%
SrCO3 - 7,456 : 330,882 = 2,25%
ZrO2 - 68,027: 330,882 = 20,55%
TiO2 – 37,932 : 330,882 = 11,46%
Nb2O5 – 3,276 : 330,882 = 0,99%
99,98%
Если надо получить 100 г шихты, то следует брать следующие весовые количества компонентов: PbO = 64,73 г; SrCO3 = 2,25 г; ZrO2 = 20,55 г; TiO2 = 11,46 г; Nb2O5 = 0,99 г.
В процессе высокотемпературного синтеза происходят потери свинца как летучего компонента. Поэтому для компенсации потерь вводят в шихту избыток PbO в количестве примерно 3 вес%. При этом весовое количество PbO = 64,73% умножается на 1,03, и теперь оно составляет 66,70%.
Составляемый для практического использования рецепт шихты синтезируемого материала кроме того должен учитывать влажность каждого из вводимых компонентов. Пересчет на влажность производится по формуле
А = (б ∙100) / (100-в),
где А – вес вводимого в шихту компонента, г;
б – вес компонента по рецепту без влаги, г;
в – гигроскопическая влажность компонента, %.
Если, например, влажность компонентов в составляла 3%, то весовые количества компонентов надо увеличить на 3%, т.е. они будут иметь значения: PbO = 66,73 г; SrCO3 = 2,32 г; ZrO2 = 21,18 г; TiO2 = 11,81 г; Nb2O5 = 1,02 г.