книги из ГПНТБ / Аветиков В.Г. Магнезиальная электротехническая керамика

Это объясняется тем, что блаюдаря большой плотности упаков­ ки кристаллической решетки окиси магния составляющие ее ионы

вэлектрическом поле при высоком напряжении, высокой частоте и повышенных температурах мало подвержены колебаниям и переходу

вмеждуузлия и вакансии. Большая плотность упаковки ионов ре­ шетки — одна из причин ее высокой электрической прочности; малая подвижность ионов в поле высокой частоты по указанным выше при­ чинам обусловливает малые диэлектрические потери. Окись мггния характеризуется высоким электрическим сопротивлением; уступает

только окиси бериллия и нитриду бора.

Большое влияние на свойства окиси „магния оказывает ее хими­

спектрально чистой окиси магния, содержащей 10~3—10-6 примесей, равно 1010 ом-см, а чистой окиси магния ІО6 ом-см. Снижение элек­

до 0,05 мкм повышает гидратацию с 6—23 до 93—99%. Рост удель­ ной поверхности порошка окиси магния, вызванный уменьшением размера зерен, значительно повышает гидратацию (рис. 5-2).

Способность к гидратации окиси магния по мере повышения

Температуры обжига снижается пс двум причинам: из-за уменьшения

предварительно обжигают в виде брикетов или порошка при темпе­ ратуре 1 100—1300 °С. Обжиг окиси магния при температурах ниже 1 100 °С не устраняет гидратации, а при температурах, превышающих 1 300 °С, незначительно уменьшает гидратацию, однако сильно сни­ жает способность окиси магния к уплотнению и спеканию, затрудняя получение спекшихся изделий при обжиге.

Окись магния относится к числу химически активных соединений. Она легко растворяется в кислотах даже при комнатной температуре; скорость растворения в кисло­ тах увеличивается при повы­ шении температуры, дисперсности окиси магния и сниженин температуры ее про-

yßestHan поверхность,Мг/г

растворов внедрения и замещения с различными окислами и соеди­

испарения увеличивается по мере роста температуры. При 2 040 К

в окислительной и восстановительной газовых средах, главным обра­ зом без диссоциации в окислительной газовой среде и с частичной диссоциацией и восстановлением в восстановительной газовой среде

риала из окиси магния обусловливает более низкую стойкость к термоударам, чем у других керамических материалов, например из окиси алюминия, окиси берил­ лия, стеатита.

вМсм

Рис. 5-4. Зависимость от тем­ пературы удельного объемного электрического сопротивления Рѵ образцов из спектрально чистой окиси магния (1) и из чистой окиси магния, изготов­ ленных горячим литьем (2) и полусухим прессованием (3).

Отличительной характеристикой керамики из окиси магния является ее высокое электрическое сопротивление при высоких температурах. Наиболее высокое удельное объемное сопротивление имеют образцы из спектрально

стают с ростом температуры (рис. 5-5). Температурный коэффициент линейного расширения поликристаллического материала из чистой окиси магния и монокристал­ лов периклаза сильно увеличивается при высоких темпе­ ратурах (рис. 5-6). На рис. 5-7 показано, что теплопро­ водность образцов из чистой окиси магния, полученных

полусухим прессованием, снижается до 1 100—1 400°С, а затем увеличивается вплоть до 1 900° С.

Предел прочности при статическом изгибе образцов, также изготовленных прессованием из чистой окиси маг­ ния, по имеющимся различным данным мало изменяется

ОZOO ЧОО ООО 800 1000 7ZOO 14001600 °С

Рис. 5-6. Зависимость ТКЛР а монокри­ сталлов периклаза (1) и поликристалличе­ ской окиси магния (2) от температуры.

при температурах до 800—1 000 С, затем резко снижает­ ся при дальнейшем повышении температуры и при 1 600°С составляет всего 10% первоначальной прочности

пор внутри кристаллов уменьшается. В образцах С до­ бавками обнаружено некоторое количество новообразо­ ваний: шпинель и алюминат кальция в результате взаи­ модействия с глиноземом; титанаты магния и титанаты кальция в результате реакций с двуокисью титана; твер­ дый раствор магнезиоферрита в периклазе и гематит при добавке окиси железа.

Увеличение кристаллов периклаза от 46 мкм для об­

причин уменьшения предела прочности при статическом изгибе от 1 ПО до 750—870 кгс/сж2 и некоторого умень­ шения модуля упругости. Добавки А120 3, ТЮ2, Fe20 3 увеличивают стойкость к термоударам. Наибольшая стойкость к термоударам отличает материал, содержа­ щий 8 мае. % А120 3. В т о же время повышение стойко­ сти к термоударам связано с увеличением размера кри­ сталлов периклаза. Наиболее эффективное влияние, ока­ зываемое добавкой 8 мае. % А120 3 на эту характеристи­ ку, связано, кроме того, с образованием значительного количества трещин спайности в кристаллах шериклаза и межкристаллических прослоек с микротрещинами. На­ личие микротрещин обусловливает большую внутреннюю подвижность и локализацию напряжений, возникающих при термическом ударе.

В табл. 5-4 приведены характеристики спекшихся об­ разцов, изготовленных горячим литьем под давлением из окиси магния ч. д. а. и окиси магния е добавками чистых двуокиси циркония и фтористого кальция. По данным

магния с добавками двуокиси циркония до 900—1 000°С не ниже, чем у образцов чистой окиси магния, и умень­ шается при более высоких температурах (рис. 5-12).

Температура спекания окиси магния при введении 1 мае. % фтористого кальция снижается за счет появле­

ствие в образце стекла, которое должно было в резуль­ тате возникнуть из расплава при охлаждении керамики, объясняется тем, что стекло содержится в весьма незна­ чительном количестве и не выявлено с помощью петро­ графического анализа. Материал с добавкой фтористого кальция имеет самую меньшую объемную массу и наинизшую механическую прочность. Его удельное объемное электрическое сопротивление при высоких температурах несколько выше, чем у окиси магния (рис. 5-12).

5-2. СПОСОБЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИКИ ИЗ ОКИСИ МАГНИЯ

Технология изготовления керамики из окиси магния имеет свои особенности, вызванные ее высокой химической активностью, раство­ римостью в кислотах, способностью к гидратации и восстановлению. Окись магния для снижения ее химической активности предваритель­ но обжигают в порошке или брикетах при 1 100—1 300°С. Помол окиси магния следует производить в помольных агрегатах, футеро­ ванных керамической плиткой, мелющими керамическими телами. Использовать для этой цели стальные мелющие устройства не реко­ мендуется во избежание намола железа. Удаление железа путем его растворения в соляной кислоте, как это делают при производстве глиноземистой или иной керамики из чистых окислов, недопустимо при иолучении керамики из окиси магния из-за растворимости самой окиси магния в кислотах при удалении намолотого железа. Наличие же в керамике из окиси магния железа и его окислов значительно ухудшает некоторые ее свойства, особенно электрические,, такие как сопротивление и тангенс угла диэлектрических потерь.

В целях предотвращения гидратации применяют только сухой помол окиси магния, хотя он менее эффективен, чем мокрый помол. Для снижения высокой температуры спекания окиси магния необхо­ димо измельчать порошок до высокой удельной поверхности [Л. 142]. Исходя из этих соображний особенно целесообразен высокоэффектив­ ный вибропомол окиси магния, обеспечивающий высокую дисперс­ ность порошка при малом времени помола І[Л. 142]. Время вибропо­ мола зависит от ряда факторов, таких как марка и температура обжига окиси магния, тип вибромельницы, а также от твердости, механической прочности, плотности керамического материала, исполь­ зуемого для мелющих тел и футеровки вибромельницы. Кроме того, время помола определяется заданной зернистостью порошка окиси магния. В свою очередь зернистость порошка определяется его на­ значением для получения разных изделий по той или иной тхнологии.