Автореферат: Форстеритовая керамика на основе природных кальциймагниевых силикатов (стр. 3 )

Требования для форстеритовой керамики Ф-58 по ГОСТ 5458-71 и ОСТ :	Тип В Категория 3,6 Группа а Класс 6
Диэлектрическая проницаемость	не более 9,0
ТКЕ	110 ±30
Tg δ (25 ±10 "С)	0,0004
Tg δ (125±5°С)	0,0006
Tg δ (300 ±10° С)	0,00010
Удельное объемное сопротивление (12 ±5° С)	100 ГОм г
Удельное объемное сопротивление (300 ± 10 °С)	100 ГОм м.
Электрическая прочность Епр	25 мВ \ м
Предел прочности при изгибе, σизг	147 МПа
ТКЛР	8,5-10,5*10-6
Керамика Ф-58 из серпентинита республики Коми:	Тип В, Класс 6, Группа а Категория 3,6
Диэлектрическая проницаемость	6,5 — 8,3
ТКЕ	(137-138) МК-1
Tg δ (25 ±10 ° С )	0,0004
Плотность, ρ	3,376 г \ см3
Прочность на изгиб, σизг	150 МПа
Состав керамики на основе серпентинитов:	84% серпентинита, 14 % оксида магния, 2% бората кальция
Предварительный синтез при температуре	1220 °С
Удельная поверхность помола спека	см 2 \ г
Окончательный обжиг заготовок	°С.

Последний состав массы (номер 8 таблица 2) был изготовлен нами на завод "Прогресс"». Помол состава производился в лабораторной мельнице корундовыми шарами до удельной поверхности 6000 см2/г по заводской технологии, масса бри­кетировалась, и проводился синтез в газовой печи при температуре 1543 К. Содер­жание свободной МgО составило 0,26 %. Петрографический анализ показал — спек на основе серпентинита в проходящем свете светлый и имеет микрокристалли­ческую структуру. Размер кристаллов 1 — 3 мкм, единичные — до 5 мкм. После син­теза брикеты дробились, и далее производили сухой помол массы в фарфоровых барабанах. Из синтезированной и помолотой массы были отпрессованы диски диа­метром 18 мм и обожжены в газовой печи.

Качество обжига определялось по водопоглощению, которое у хорошо спечен­ной керамики должно быть близко к нулю (ОСТ ).

Прочность на изгиб образцов (балочек размером 60x6x6 мм) определялась по трехточечной схеме на испытательной установке ИР 5057-50 при скорости нагружения 0,5 мм/мин. Коэффициент усадки определялся путем геометрического замера образцов до и после обжига и делением первого замера на второй.

Емкость и тангенс угла диэлектрических потерь определялись нами на приборе МЦЕ-13АМ на частоте 1 МГц. Диэлектрическая проницаемость определялась расчет­ным путем исходя из емкости, диаметра диска и его толщины. Для проведения испытаний на диэлектрическую проницаемость диски диаметром 35 и 18 мм покрывали серебряной пастой, подсушивали на воздухе, вжигали серебро в керамику при температуре 800 °С и определяли электропараметры керамики.

Основные результаты и обсуждение

В данной работе ставилась задача получить керамику Ф-58, отвечающую требованиям ГОСТ 5458-71, ОСТ по параметрам (табл.5). Результаты испытаний электрофизических параметров на дисках и балочках форстеритовой керамики, приготовленной на основе восьми изучаемых шихт, приведены в таблице 6.

Результаты и обсуждения

В заводских условиях исследовали менее качественные апофорстеритовые серпентиниты, где СаО более 6% масс; вводились плавни, борсодержащие материалы (кислота), которые улучшают электрофизические свойства, соответствующие ГОСТу 5458-71.

Таблица 6 – Электрофизические свойства форстеритовой керамики состава, изготовленного на завод "Прогресс"» г. Ухта

Керамика	диэлектрическая проницаемость, ε	Тангенс диэлектрических потерь tg δ, (25±10 °С)	удельное объемное сопротивление, ГОм•м (при Т 25 ± 5°С)	Предел прочности при изгибе, σиз, МПа
Ф-58	<9,0	0,0004	100	147

Таблица 7 – Электрофизические свойства форстеритовой керамики

Номер образца, 3-А	tg δ•10-4	Сопротивление изоляции Rизол, МОм	Диэлектриче­ская прони­цаемость, ε
до увлажнения	после увлажнения	до увлажнения	после увлажнения
1	1	1	3*10-7	3*10-7	8,31
2	1	1	2*10-7	1,2*10-7	8,27
3	1	1	3*10-7	6*10-7	8,25

где tg · 10-4 – тангенс диэлектрических потерь.

Результаты испытания образцов первых пяти составов, ука­занных в табл. 3, изготовленных без стадии предварительного синтеза при 1493 °К, показали неудовлетворительные результаты по механической прочности (менее 140 МПа), и у них наблюдалась большая линейная усадка (19 %). Следующие шихтовые со­ставы готовились с проведением предварительного синтеза форстерита при 1493 °К и введением добавки оксида магния до типового состава керамики Ф% SiO2, 55 % MgO, 2 % В203, 1 % другие оксиды), (табл.6).

Образцы керамики, полученной в заводских условиях, имеют следующие параметры:

плотность материала — 3,376 г/см3;

водопоглощение — 0,019 %;

кажущаяся пористость — 0,067 %;

ТКЕ — + (137—138) МК-1 (см. табл. 6,7).

Программой исследований были предусмотрены операции: доведение химического состава шихты, получаемой из серпентинитов, до типового состава массы Ф-58 и выполнены квалифицированные испытания изделий К 15У-1 и УК 7.810.044.045 в соответствии с требованиями ОСТ и ГОСТ 5458-71 и заводских ТУ.

Опробование маложелезистых серпентинитов Приполярного Урала на заводе “Прогресс” дало положительные результаты.

Выводы

1. Установлено, что серпентиниты Республики Коми по своему минеральному и химическому составу соответствуют стандартным требованиям (ОСТ ), предъявляемым к сырью для производства форстеритовой, а также стеатитовой и кордиеритовой керамик.

2. На последовательность и фазовые превращения серпентинитов и свойства форстеритовой керамики влияют природа и содержание в исходной шихте примесей оксидов металлов.

3. Рассмотрен механизм трансформации серпентинитов в структуру форстерита и показано, что полученный продукт по всем основным параметрам отвечает требова­ниям технических условий, предъявляемым к форстеритовым материалам.

4. Путем подбора состава и технологических параметров процесса установлена возможность и перспективность использования серпентинита Республики Коми с содержанием CaO до 6 масс. %, для изготовления форстеритовой керамики, отвечающей требования ОСТ—86, без добавок, при содержании СaO более 6.0 масс.%, необходимо вводить добавки; что было сделано в заводских условиях (на Заводе «Прогресс» г. Ухта), (Пр. 3 А).

5. Маложелезистые апофорстеритовые серпентиниты севера Урала, в то же время, являются прекрасным сырьем для форстеритовой керамики. А это керамика в электронной промышленности (варисторы и конденсаторы для подводных лодок), для изготовления ударопрочного диэлектрического материала.

Основное содержание опубликовано в следующих работах:

1.  Перспективное сырье для форстеритовой керамики / , , // Тез. докл. Всероссийской науч.-практ. конф. Москва. 2000. С. 34-37.

2. , , Кузнецов керамика для радиоэлектроники на основе серпентинитов Республики КОМИ: Тез. Докл. Всероссийской конф. Сыктывкар. 2001. С. 177.

3.  , , Козару свойства керамики // Огнеупоры и техническая керамика: Тез. Докл. Всероссийской Науч. конф. Сыктывкар. 2002. С. 3.

4.  Природные серпентиниты Республики Коми – перспективное сырье для производства форстерита / , , // Конструкции из композиционных материалов: Межотраслевой научно-технический журнал. Москва. 2003. С. 75-77.

5.  Козару керамика на основе природных кальциймагниевых силикатов // Конструкции из композиционных материалов: Межотраслевой научно-технический журнал. Москва. 2006. С.109-110.

6.  Козару керамика на основе природных кальциймагниевых силикатов // Конструкции из композиционных материалов. Тез. Докл. Всероссийской Науч. конф. Сыктывкар. 2006. С. 3.

 

 

__________________________________________________________

Подписано в печать 18.05.07. Формат 60Х90/16

Набор компьютерный. Тираж 100 экз.

Объем 1,0 уч. изд. п. л. Заказ 776/2007

___________________________________________________________

Издательство

Пермского государственного технического университета

г. Пермь, Комсомольский пр., 29, к. 113