Синтез составов и выбор оптимального режима термообработки ситаллов

СИНТЕЗ СОСТАВОВ И ВЫБОР
ОПТИМАЛЬНОГО РЕЖИМА
ТЕРМООБРАБОТКИ СИТАЛЛОВ
ЮРГПУ
(НПИ)
№3
Цель работы: ознакомиться с процессом кристаллизации стекла с целью
получения стеклокристаллических материалов.
Приборы и материалы: образцы стекла, для получения стеклокристаллических материалов, дериватограф, муфельная печь.
Ход работы
Таблица №1. Химический состав стекла и качественный фазовый состав СКМ
SiO2
65,5
Аl2O3
21,0
Содержание оксидов, мас. %
Li2О TiO2 MgO CaO Fе2О3
9,0
4,5
–
–
–
FeO
–
Na2O
–
Кристаллические
фазы
Сподумен, рутил
Таблица №2. Химический состав сырьевых материалов
Материал
Содержание компонентов, % (по массе)
SiO2
Аl2O3
TiО2
Li2O
ППП
Сумма по
массе
Песок
99,05
–
–
–
0,95
100
Технический
–
99,00
–
–
1,00
100
–
–
98,00
–
2,00
100
–
–
–
40,44
59,56
100
глинозем
Оксид титана
Углекислый
литий
Обозначим количество сырьевых компонентов, которыми будем вводить
заданные оксиды:
SiO2 – x1 песка;
Li2O – х2 углекислого лития;
Аl2O3 – х3 технического глинозема;
TiO2 – х5 оксида титана.
Решая уравнения и умножая полученные значения на 100 имеем следующий состав шихты на 100 массовых частей, масс. ч:
99,05 ∙ х1 = 65,5
х1 = 66,13;
40,44 ∙ х2 = 9,00
х2 = 22,26;
99,00 ∙ х3 = 21,0
х3 = 21,21;
98,00 ∙ х4 = 4,5
х4 = 4,59.
∑ = 114,19
Полученные данные сводим в табл. 3.
Таблица №3. Таблица состава стеклокристалла.
Состав
Содержание оксидов, % (по массе)
шихты
Материал
на 100
мас. ч.
SiO2
Al2O3
Li2O
TiO2
ппп
Сумма окси-
Сумма окси-
дов без ппп,
дов с ппп, %
% (по массе)
(по массе)
стекла
Песок
66,13
65,50
0
0
0
0,63
65,50
66,13
Угл. литий
22,26
0
0
9,00
0
13,26
9,00
22,26
Глинозем
21,21
0
21,00
0
0
0,21
21,00
21,21
Оксид титана
4,59
0
0
0
4,50
0,090
4,50
4,59
114,19
65,50
21,00
9,00
4,50
14,19
100
114,19
–
65,50
21,00
9,00
4,50
–
–
–
–
0
0
0
0
–
–
–
Состав стекла
по расчету
Состав стекла
заданный
Отклонения
В ходе расчетов был выбран соответствующий химический состав
стекла. Наиболее эффективным катализатором кристаллизации будет TiO2.
Оптимальная термическая обработка — самый важный элемент технологии СКМ. Назначение термической обработки состоит в том, чтобы она обеспечила, во-первых, образование максимального числа центров кристаллизации; во-вторых, необходимую степень закристаллизованности и, в-третьих,
заданный фазовый состав СКМ. Первое условие определяет мелкозернистость
структуры, второе — возможно полное превращение стекла в поликристаллический материал, третье — выделение кристаллических фаз с определенными
свойствами. Важным технологическим требованием к режиму термической
обработки является его непродолжительность. Схематически режим термической обработки стекла представлен на рис. 1.
Рис. 1 Совмещенная схема режима термической обработки стекла при превращении его в
СКМ.
Исходя из установленных Тамманом закономерностей, в схеме фиксируются две характерные температуры режима, одна из которых отвечает максимуму образования центров кристаллизации (ТЧЦК), вторая — максимуму линейной скорости роста кристаллов (ТЛСК).
Вывод: в ходе выполнения работы был получен стеклокристаллический
материал путем кристаллизации TiO2, проведен дифференциально – термический анализ и определены точки ТЧЦК (700℃) и ТЛСК (1500℃).
Работу выполнил студент: Работу принял преподаватель:
Янчина А.Г
Головко Дмитрий Андреевич
Дата