Дипломная работа: Исследование и разработка составов масс высоковольтного фарфора с повышенными электромеханическими характеристиками

Свойства высокоглиноземистой спеченной керамики муллитового и муллито-корундового состава зависят от ряда факторов и прежде всего:

1)  от химического состава, главным образом содержания Al2O3, вида и количества примесей и введенных добавок;

2)  от фазового состава и соотношения основных кристаллических фаз, т.е. муллита и корунда, а также и от состава стекловидной фазы и ее количества;

3)  от микроструктуры материала, размера и формы кристаллических фаз, характера распределения стекловидной фазы и пор.

Как правило, все механические и электрофизические свойства высокоглиноземистой керамики улучшаются по мере увеличения в ней содержания Al2O3, что, в свою очередь, приводит сначала к росту муллитовой, а затем и корундовой фазы. Поскольку муллит и корунд обладают высокими значениями электрофизических свойств, свойства изделий определяются в первую очередь содержанием этих кристаллических фаз, а также количеством и соотношением их и стекловидной фазы.

Значения основных механических свойств для высокоглиноземистой технической керамики с различным содержанием Al2O3 даны в табл.2.

Благодаря высоким электрофизическим свойствам муллитовую и муллито-корундовую керамику в качестве высокочастотного и в ряде случаев высоковольтного изолятора.

Диэлектрическая проницаемость муллито-кремнеземистых масс обычно находится в пределах 5.5 – 6.5, муллито-корундовых 6.5 – 9, а чистого корунда 10.5 – 12. С повышением температуры диэлектрическая проницаемость возрастает незначительно.

Таблица 2 Механические свойства плотной спекшейся высокоглиноземистой керамики (средние значения)

Удельное объемное сопротивление ρv высокоглиноземистой керамики в значительной мере зависит от количества и состава стекловидной фазы, поскольку ρv муллита и корунда существенно выше, чем у стекла. При низких температурах ρv в муллитовых и муллито-корундовых массах обычно отличается не более чем на 2 – 3 порядка. Однако с повышением температуры наличие стекловидной фазы проявляется более заметно, и объемное сопротивление масс с меньшим количеством кристаллических муллита и корунда снижается значительно заметнее, чем у масс с высоким содержанием кристаллических фаз (рис.9).

Диэлектрические потери высокоглиноземистой керамики также увеличиваются по мере роста в ней стекловидной фазы и во многом зависят от состава этой фазы. Одновременно на диэлектрические потери влияет и структура материала. Плотная керамика, при минимальном содержании закрытых пор, имеет меньшие потери, чем керамика такого же состава, но с большей пористостью вследствие потерь энергии на ионизацию газа, находящегося в порах.

Зависимость удельного объемного сопротивления от температуры

Рис.9 1 – корунд; 2 – муллито-корундовая керамика; 3 – фарфор

Диэлектрические потери высокоглиноземистой керамики возрастают с повышением температуры и до определенного значения частоты тока.

Корунд имеет tgδ=(1÷3)10-4 при 20ºС, частоте 1 – 3 МГц и содержании 50 – 60% Al2O3 имеет tgδ=(30÷60)10-4, при содержании 70 – 80% около (5÷10)10-4.

Величина пробивной напряженности у высокоглиноземистой керамики находится в пределах 30 – 35 кВ/мм и сильно зависит от структуры материала [3].

Выбор соотношения глинозема и полевого шпата в высокопрочных фарфоровых массах

Для разработки новых составов высокопрочного глиноземистого фарфора необходимо изучение прочностных свойств продуктов взаимодействия глинозема с полевошпатовыми материалами с целью установления общих закономерностей образования глиноземполевошпатовых композиций, сочетающих высокую прочность с низкой температурой спекания.

Исследовали [5] спеки глинозема с полевошпатовыми материалами при соотношениях 1:1, 1.5:1, 2:1, 3:1. для приготовления спеков использовали глинозем ГК; белогорский и приладожский полевые шпаты, приладожский пегматит. Химический состав сырьевых материалов приведен в табл.3. Путем смешивания этих материалов готовили смеси, шихтовый состав которых представлен в табл.4. Образцы изготовляли прессованием при удельном давлении 200 МПа с последующей сушкой и обжигом при температурах 1300, 1350, 1380, 1410 и 1430ºС в течение 9ч с выдержкой при конечной температуре 45мин.

Таблица 3 Химический состав сырьевых материалов

По расчетному химическому составу исследуемых смесей содержание суммы щелочных оксидов в них изменяется от 2.98 до 8.93, отношение содержания глинозема к сумме щелочных оксидов (Al2O3:∑R2O) – от 4.88 до 25.20 и отношение содержания оксида калия к оксиду натрия (K2O:Na2O) – от 2.40 до 3.38 (табл.5). За температуру спекания принята температура максимальной усадки образца при дилатометрических испытаниях по методу ВНИИФа.

Физико-механические характеристики глиноземполевошпатовых смесей приведены в табл.6. Температура спекания исследованных смесей изменяется от 1300 до 1520ºС. Модуль упругости образцов, обожженных при температурах их спекания, находится в пределах 8*104 – 12*104 МПа. Значения температур спекания, лежащих выше 1430ºС, получены экстраполяцией зависимости открытой пористости от температуры обжига соответствующих образцов.

Таблица 5 Содержание оксидов в исследуемых смесях

Математическая обработка результатов позволила получить уравнение 1-го порядка для зависимости температуры спекания образцов от отношения корунда к сумме щелочных оксидов и отношения оксида калия к оксиду натрия

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15