Аннотация
Введение 5
1 Композиционные жаростойкие материалы и перспективы их развития 6
1.1 Классификация жаростойких материалов 6
1.2 Жаростойкие материалы на фосфатном связующем 11
1.3 Фосфатные связующие 13
1.4 Перспективы развития жаростойких материалов на фосфатном
связующем 16
2 Исходные материалы и методы проведения исследований 19
2.1 Исходные материалы 19
2.2 Методы проведения исследований 24
3 Разработка и исследование матрицы композиционного ультралегковесного
жаростойкого материала 30
3.1 Создание модифицированного фосфатного связующего на основе B,
Al, Cr 30
3.2 Определение основных показателей синтеза матрицы
композиционного ультралегковесного жаростойкого материала 33
3.3 Определение параметров внешнего воздействия, при которых матрица
композиционного ультралегковесного жаростойкого материала имеет оптимальные параметры 37
3.4 Исследование физико-термических и фазовых превращений, протекающих при твердении и нагревании матрицы композиционного
ультралегковесного жаростойкого материала 39
Заключение 44
Список используемых источников 46
Приложение А 49
В настоящий момент развитие экономики РФ продвигает множество научных и технических задач, при решении которых предполагается снижение тепловых и энергетических потерь, эффективное и рациональное использование всех видов ресурсов которые непосредственно будут применены для этого. Самые большие энергетические и тепловые потери замечены в различных тепловых агрегатах керамической, металлургической и машиностроительной промышленности.
Целью настоящей выпускной квалификационной работы является разработка матрицы композиционного ультралегковесного жаростойкого материала на основе модифицированного фосфатного связующего и дисперсного алюминия.
Помимо этого рассмотрим методы проведения исследований, исходные материалы и непосредственно займемся исследованием матрицы композиционного ультралегковесного жаростойкого материала.
Для достижения поставленных целей необходимо решить поставленные задачи:
- провести литературный обзор жаростойких материалов на фосфатном связующем и определить перспективы развития;
- получить модифицированное фосфатное связующее на основе B, Al, Cr;
- определить основные показатели синтеза матрицы материала, параметры внешнего воздействия при которых матрица композиционного ультралегковесного жаростойкого материала имеет оптимальные параметры;
- исследовать физико-термические и фазовые превращения, протекающие при твердении и нагревании матрицы композиционного ультралегковесного жаростойкого материала.
В результате проведения литературного обзора ознакомились с классификацией жаростойких материалов, а также с жаростойкими материалами на фосфатном связующем. Рассмотрен состав, физикомеханические и химические характеристики жаростойких материалов, а так же их особенности. Подробно изучили фосфатные связующие. Выяснили, что родоначальником получения большинства связующих является жидкое алюмофосфатное связующее. Также рассмотрели области применения жаростойких материалов и определили перспективы развития жаростойких материалов на фосфатном связующем. Определили что дальнейшее развитие технологии фосфатных связующих позволит отказаться от использования в них хромосодержащих компонентов без снижения вяжущих характеристик. При этом снизится токсичность и себестоимость фосфатных связующих, что приведет к снижению себестоимости и росту распространенности фосфатных связующих.
При проведении экспериментов установлено, что наиболее стабильными свойствами обладают связующие сложного состава, на основе двойных и тройных фосфатов. Фосфаты бора, хрома и алюминия являются чрезвычайно стойкими и нереакционноспособными веществами с высокими температурами плавления (у BPO4 - более 1650 °С, у CrPO4 - 1800 °С, у A1PO4 - около 2000 °С). Кроме того, трехвалентные катионы (AZ3+, Сг3+, В3+) в фосфатных материалах способствуют образованию более устойчивой структуры, что повышает их прочность.
В ходе проведенных исследований было получено модифицированное алюминием, бором и хромом фосфатное связующее для проведения следующих исследований по определению основных показателей синтеза матрицы и создания на её основе ультралегковесного жаростойкого материала.
Помимо этого были получены доказательства возможности регулирования основных параметров синтеза ультралегковесного жаростойкого бетона с помощью контроля условий окружающей среды. Были определены пределы изменения условий среды для получения материала с рациональным комплексом массо-объёмных и прочностных характеристик.
Также были выявлены физико-термические и фазовые превращения, протекающие при твердении и нагревании матрицы ультралегковесного жаростойкого материала. Эти данные подтверждают высокотемпературную устойчивость предлагаемой матрицы материала.
