Анотація до роботи:

Пономарчук О.В. Безлужні склокристалічні матеріали з реакційно зформованою структурою. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. – Український державний хіміко-технологічний університет, Дніпропетровськ, 2003.

Дисертація присвячена розробці основ технології одержання щільної цельзіанової склокераміки з реакційно зформованою структурою, обгрунтуванню хімічного та матеріального складу композиційних сумішей для її отримання, дослідженню температурно-часових умов спікання.

Встановлено, що цельзіанова склокераміка може бути одержана внаслідок обпалення композиційної суміші „скло – кристалічний наповнювач”. Причому зі складу базового скла вилучений тугоплавкий оксид алюмінію, який присутній у складі кристалічного наповнювача (глинозем або каолін). Це дозволяє значною мірою знизити температуру варіння базових стекол. Слід зазначити, що співвідношення між оксидами BaO, Al₂O₃ та SiО₂ в композиційній суміші повинне бути близьким до співвідношення між ними в цельзіані.

Розроблений ряд практичних складів композиційних сумішей, на базі яких може бути отримана цельзіанова термостійка електроізоляційна склокераміка та встановлені основні технологічні параметри її одержання.

1. Аналіз літературних даних показав, що розширення галузей використання склокристалічних матеріалів з заданим комплексом властивостей викликає необхідність у дослідженні і розробці нових складів і технології їх виробництва. У зв'язку з цим становлять інтерес склокристалічні матеріали, отримані в безлужних оксидних системах, які відрізняються високими жаростійкістю, термостійкістю, електроізоляційними та іншими властивостями. Так як стекла в зазначених системах є дуже тугоплавкими, то найбільш перспективною технологією одержання ситалів на їх основі є порошкова технологія, при якій кристалофазовий склад склокераміки формується за рахунок хімічної взаємодії між склом і кристалічним наповнювачем.

2. Виконаними теоретичними та експериментальними дослідженнями встановлена принципова можливість одержання на базі відносно легкоплавких силікатних, боросилікатних і боратних стекол склокристалічних матеріалів, у яких кристалофазовий склад представлений в основному -цельзіаном і який формується при спіканні за рахунок взаємодії між компонентами, які входять до складу скла, а також Al₂O₃, який входить до складу кристалічного наповнювача порошкової композиції. Розмір часток скловидної і кристалічної складової порошкової композиції повинний дорівнювати ~3-5 мкм. Здрібнювання та одночасне перемішування компонентів порошкової суміші може бути виконане як сухим, так і мокрим способом.

3. Для обґрунтування вибору базового складу скла і складу порошкової композиції для одержання цельзіанової склокераміки в системі BaO-B₂O₃-Al₂O₃-SiО₂ розрахунковим методом встановлена орієнтовна будова фазової діаграми частинної потрійної системи BaO2SiO₂-BaOAl₂O₃2SiO₂-3BaO3B₂O₃2SiO₂. Показано при цьому, що необхідне зниження в'язкості базового скла BaО2SiО₂ для одержання склокераміки може бути досягнуте за рахунок введення до його складу B₂O₃ (до 10 мол. %). Склокераміка з максимальним вмістом -цельзіану (77-88%), може бути отримана спіканням її при температурі 1200±50С протягом 1-2 годин з порошкової композиції на основі барієвого боросилікатного скла і глинозему (або каоліну), оксидний склад якої наступний (мол. %): SiО₂ – 43,1-52,4, B₂O₃ – 6,8-13,4, Al₂O₃ – 18,6-22,5, BaО – 20,4-27,9. Щільна склокераміка зазначеного складу характеризується високими значеннями електроізоляційних, теплофізичних та інших властивостей.

Встановлено також, що зниження енерговитрат, пов'язаних з варінням базового скла і випалом, без погіршення значень властивостей склокераміки може бути досягнуте за рахунок введення до складу порошкової композиції барієвоборатного скла.

4. Встановлені експериментально закономірності склоутворення і зміни властивостей стекол у системі BaO-ZnO-B₂O₃-SiО₂ дозволили обґрунтувати склади базових стекол для одержання на їх основі склокераміки, до кристалофазового складу якої поряд з -цельзіаном входить також вилеміт. Найбільш кращими для одержання такої склокераміки є стекла наступного складу 0,2BaО0,2ZnО0,6SiО₂ і 0,1BaО0,4ZnО0,5SiО₂. Склад порошкової композиції для одержання склокераміки на основі зазначених стекол може містити технічного глинозему до 20 мас.% або каоліну до 40 мас.%. Щільна склокераміка зазначеного складу може бути отримана випалом при температурі 1250±30С протягом 1 години і відрізняється від склокераміки на основі боросилікатних стекол меншим значенням ТКЛР (_20-400=3210^-7 град^-1), більшою термостійкістю, однак меншим електроопором.

5. Дослідженням можливості використання в складі порошкових композицій стекол системи BaO-MgO-SiО₂ встановлено, що склокераміка, отримана спіканням цих композицій при температурі 1200-1300С, має також невисокі значення ТКЛР (30..3710^-7 град^-1), що обумовлене утворенням в ній цельзіану і кордієриту, однак відрізняється значною поруватістю (8-50%).

6. Розроблена склокераміка, яка характеризується наступними властивостями ТКЛР=(32-38)10^-7 град^-1, lg_v300=10,6-13,0 Омсм, t=850-1000С, П₀=0-2%, d=2,68-3,2 г/см³, ₀=0,765-1,397 Вт/(мК) і _ст=83-165 МПа, може бути використана для виготовлення термостійких електроізоляційних виробів. Дослідні партії зразків пройшли в повному обсязі випробування в виробничих умовах і рекомендовані для застосування в якості термостійких ізоляційних виробів на спектрометрах „Полівак Е-2000” та ізолюючих теплопровідних елементів джерел живлення.

Основні положення дисертації опубліковані в роботах:

1. Носенко А.В., Голеус В.И., Пономарчук Е.В., Ильченко Н.Ю., Мальцева В.В. Стеклообразование и некоторые свойства стекол в системе BaO-ZnO-SiO₂ // Вопросы химии и химической технологии. – 2001. – №6. – с. 47-50.

2. Голеус В.И., Носенко А.В., Ильченко Н.Ю., Пономарчук Е.В., Карасик А.О. Стеклокерамика цельзианового состава с реакционно формируемой структурой // Вестник Национального технического университета (ХПИ). – 2001. – Вып. №18. – с. 71-75.

3. Голеус В.І., Носенко О.В., Ільченко Н.Ю., Пономарчук О.В. Композиційні матеріали на основі неорганічних зв’язуючих // Сборник трудов 2 Международной научно-технической конференции “Композиционные материалы”. – Київ: НТУУ “КПІ”. – 2001 – с.13.

4. Носенко А.В., Голеус В.И., Ильченко Н.Ю., Пономарчук Е.В., Сонкина Н.В. Стеклокерамика на основе стекол системы BaO-ZnO-SiO₂ // Вестник Национального технического университета (ХПИ). – 2002.– № 2. – том 2. - с. 126-131.

5. Пономарчук Е.В. Бесщелочные стеклокристаллические материалы // Тези допов. Всеукраїнської науково-технічної конференції студентів і аспірантів „Хімія і хімічна технологія-2002”. – Дніпропетровськ. – 2002. – с. 32.

6. Носенко А.В., Голеус В.И., Пономарчук Е.В., Ильченко Н.Ю., Карасик А.О. Влияние температурно-временных условий обжига на свойства жаростойкой стеклокерамики цельзианового состава // Сб. науч. Трудов ОАО «УкрНИИ огнеупоров им. А.С.Бережного». – Харків:"Каравелла". – 2002. – №102. – с. 65-69.

7. Голеус В.И., Носенко А.В., Пономарчук Е.В. Свойства стекол в системе BaO-ZnO-B₂O₃-SiO₂ // Вопросы химиии и химической технологии. – 2003. – №1. – с.181-182.

8. Носенко А.В., Голеус В.И., Пономарчук Е.В., Карасик А.О., Ильченко Н.Ю. Жаростойкая стеклокерамика на основе стекол системы BaO-B₂O₃ // Тезисы докладов Международной научно-технической конференции „Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности”. – Харків. – 2003. – с. 49-50.

9. Носенко А.В., Голеус В.И., Пономарчук Е.В., Карасик А.О., Ильченко Н.Ю., Цыганков Г.Т. Стеклокерамические материалы в системе BaO-Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂ // Вопросы химии и химической технологии. – 2003. – №5. – с.47-51.

10. Носенко А.В., Голеус В.И., Пономарчук Е.В., Ильченко Н.Ю., Карасик А.О. Стеклокерамика с реакционноформируемым кристаллофазовым составом // Тези наукових доповідей Міжнародної науково-технічної конференції „Перспективні напрямки розвитку науки і технології тугоплавких неметалевих і силікатних матеріалів”. – Дніпропетровськ. – 2003. – с. 58-59.