Презентация Лекция спекание стекол

Рис.1

Рис.2 Спекание стекол Виды беспористых изделий: декоративно-прикладные (объемные и плоские); предметы сервировки стола; декоративные облицовочные. Исходные материалы: стеклянные порошки и гранулы; Виды стекол: устойчивые к кристаллизации склонные к кристаллизации

Рис.3 Получение беспористых материалов на основе стекол Основные параметры, влияющие на результат спекания: - вязкость стекломассы; - размер спекаемых частиц; - форма спекаемых частиц; - склонность стекла к кристаллизации - близость температур кристаллизации и спекания

Рис.4 Обобщенная технологическая схема порошковой технологии

Рис.5 Классификация методов приготовления смесей порошков

Рис.6 Способы формирования заготовок для спекания Прессование – ручное, на гидравлических или пневматических прессах в пресс-формах (временная технологическая связка полимеризующиеся спирты и др. ) Изостатическое прессование (газовое, жидкостное) Литьё под давлением термопластичных шликеров Горячая экструзия Горячее прессование Взрывное (детонационное) формование Вибрационное уплотнение

Рис.7 Зависимость прочности прессовок от давления прессования

Рис.8 Компрессионные кривые порошков Графическую зависимость между усадкой и давлением прессования изображают в виде компрессионной кривой. Она является основной характеристикой деформативных свойств (уплотняемости) порошка. Из графика видно, что с увеличением удельного давления и влажности осадка возрастает.

Рис.9 Классификация видов спекания

Рис.10 Твердофазное спекание

Рис.11 Уплотнение порошкового тела при спекании

Рис.12 Влияние вязкости на спекание

Рис.13 Влияние размера и формы частиц Модель Френкеля, изотермическое спекание, монодисперсные шаровидные частицы

Рис.14 Влияние размера и формы частиц

Рис.15 Влияние размера и формы частиц Кластерная модель изотермическое спекание полидисперсных частиц

Рис.16 Влияние размера спекаемых частиц Крупные частицы……. 315 – 630 мкм Средние частицы……. . 100 – 315 мкм Мелкие частицы………. < 100 мкм 1 – мелкие частицы

Рис.17 Влияние размера спекаемых частиц

Рис.18 Влияние размера частиц и кристаллизации

Рис.19 Влияние размера частиц и кристаллизации

Рис.20 Выбор температуры спекания

Рис.21

Рис.22 Спекание кристаллизующихся стекол

Рис.23

Рис.24 Особенности процесса спекания кристаллизующихся стекол меньше аморфной фазы на всех стадиях процесса; затруднено удаление воздушных пузырей из-за высокой вязкости и малого количества стеклофазы; при совпадении температур спекания и кристаллизации затруднен процесс спекания мелких частиц из-за большей удельной поверхности; присутствие в составе стекла инициаторов кристаллизации; спекание протекает успешнее, если процесс кристаллизации происходит после стадии залечивания пор и уплотнения материала

Рис.25 Влияние каталитической добавки + - интенсификация процесса кристаллизации - - повышение вязкости остаточной стеклофазы - - осложнение протекания процессов на поверхности частицы - снижение текучести поверхностного слоя - - появление нежелательных фаз из-за смещения температур кристаллизации

Рис.26 Влияние кристаллизации стекла на спекание

Рис.27 Связь температуры начала спекания с характеристическими температурами Склонность стекол к спеканию характеризуется величиной интервала между: Tg - Tкр. Склонность стекол к спеканию характеризуется величиной интервала между температурами стеклования и кристаллизации – температура кристаллизации не должна быть близка к Tg. Температура кристаллизации должна быть близка к температуре начала деформации и чтобы обеспечить сохранение формы спеченного тела.

Рис.28 Влияние скорости нагрева

Рис.29 Пористая керамика

Рис.30 Виды пористых материалов и требования к ним Характер пористости: - открытая – фильтры, мембраны, костные имплантаты закрытая – теплоизоляция Размеры пор: наноразмерные - от 1 до 100 нм субмикронные – от 100 нм до 1 мкм микронные – от 1 мкм до 100 мкм макропоры – более 100 мкм Распределение пор: однородное - по размеру и всему объему материала; неоднородное – размеры пор и их взаимное расположение неодинаково в разных частях материала; градиентное – количество изменяется по заданному закону в разных частях материала Содержание пор, %: малопористые материалы - до 20% пористые материалы - от 20 до 70 % - высокопористые материалы более 70 %

Рис.31 Виды порообразователей Порошковые – сода, графит, карбонат кальция, карбид кремния Волокнистые – хлопковые и полимерные волокна, графитовые стержни Пены и губки – поролоновые, полиуретановые Высокомолекулярные соединения – крахмал, желатин, воск Общее требование к порообразователям Выделение газовой фазы в температурном интервале близком к температуре спекания

Рис.32 Технологические приемы, позволяющие получить материалы с тем или иным видом пористости - спекание узкофракционных порошков – уровень пористости менее 50 %, пористость неоднородная, менее 30 % - закрытая; - спекание с выделением газовой фазы (термическая деструкция порошкового или волокнистого порообразователя) – уровень пористости от 40 до 65 % пористость неоднородная доля закрытых пор менее 10% закрытой; - при спекании происходит химическое взаимодействие добавки со спекаемой массой с выделением газовой фазы (пеностекло) – уровень пористости 60 – 80 %, поры крупные, структура неоднородная; -при спекании происходит выгорание полимерного каркаса и формирование каркаса стеклокристаллического – уровень пористости не менее 95%, характер пористости определяется видом пропитываемой заготовки.

Рис.33 Способы формирования поровой структуры

Рис.34

Рис.35 Технологическая схема получения пористых материалов 1

Рис.36 канальные поры

Рис.37 Технологическая схема получения пористых материалов 2

Рис.38