3.2 Керамических штучных огнеупорных изделий из вторичного керамического сырья

Для службы в условиях воздействия высоких температур и механических нагрузок важным вопросом является анализ процессов, приводящих к изменению структуры образцов, поскольку они определяют кинетику деформирования КМ на ФС, в том числе огнеупорных изделий из вторичного керамического сырья.

Анализ экспериментальных и литературных данных позволяют сделать вывод, что процесс деформации фосфатных композиций при воздействии высоких температур и нагрузки связан с физико-химическими процессами, происходящими при их нагреве, и, как следствие, изменениями его структуры. Механизм деформирования алюмофосфатных композиций при ползучести обусловлен изменениями в структуре матрицы, цементирующей зерна наполнителя в керамических массах, в том числе изделий из вторичного керамического сырья.

Процессы твердения и структурообразования алюмофосфатных материалов с использованием метода ДТА и рентгенофазового анализа достаточно изучены, но противоречивы. Данных о структурных изменениях при ползучести фосфатных материалов нет.

Учитывая вышеизложенное, целью исследований явилось изучение структурных изменений на основе изучения физико-химических процессов при твердении фосфатных вяжущих систем типа Al₂O₃-H₃PO₄ и композиций на их основе в зависимости от состава исходных компонентов, а также изучение структуры композиций после испытания их на деформацию при ползучести.

РФА. Целью рентгенофазового анализаявляется идентификация вещества в смеси по набору его межплоскостных расстояний (d) и относительным интенсивностям (I) соответствующих линий на рентгенограмме. Для этого, согласно закону Брегга - Вульфа, необходимо определение углов отражения.

Результат ренгенофазового анализа показал, что после обжига сырья при температуре 300⁰С в течение часа появляются линии муллита (5.372,3.376,3.339,2.876,2.690,2.542,2.287,2.201,2.117,1.884,1.692,1.600,1.523,1.443,1.404,1.334,1.275A),корунда(2.374,1.737,1.373,1.240,1.189,1.148,1.125,1.100,1.079,1.043A)и тридимида (4.250A).Рентгенограмма образца, обожженного при температуре 600^оС в течение часа отличается от 300^оС тем, что исчезает линия (1.148 A) . На рентгенограмме, обожженного в течение часа при 900⁰С исчезает линия муллита (1.884A), а на рентгенограмме, обожженной в течение часа при 1400⁰С исчезает линия (3.339,3.576A).

Рис. 3.3 График РФА при 1400^оС.

Дифференциально-термический анализ - метод исследования физических и химических превращений, сопровождающихся выделением или поглощением тепла. Сущность метода заключается в измерении разностей температур между исследуемым и эталонным образцами при их одновременном и идентичном нагреве или охлаждении (дифференциальной температуры). В качестве эталонного образца используется инертное вещество с близкими к исследуемому веществу значениями теплоемкости и теплопроводности, которое в исследуемом диапазоне температур не испытывает никаких структурных и фазовых изменений. Таким образом возникающая при одновременном нагреве или охлаждении исследуемого и эталонного образцов разность температур между ними обусловливается эндо- или экзотермическими превращениями или реакциями в исследуемом образце.

Рис.3.4 График ДТА.

На кривой ДТА наблюдается эндотермический эффект в области 450^оС,это обусловлена в том что Al₂O₃ взаимодействует с пирофосфорной кислотой с образованием ортофосфата алюминия H₄P₂O₇+Al2O3 2Al PO₄+2H₂O.

1. При 215^оС дегидратация H₃PO₄с образованием гигроскопической пирофосфорной кислоты по реакции:

215^оС -2H₃PO₄H4P₂O₇+H₂O

2. При 427-450^оС Al₂O₃ взаимодействует с пирофосфорной кислотой с образованием ортофосфата алюминия:

427-450^оС-H₄P₂O₇+Al₂O₃2Al PO₄+2H₂O.