Введение... 3
Глава 1. Теоретические основы изучаемой проблемы 6
Глава 2. Методы исследования ...14
2.1 Рентгенофазовый анализ.. 14
2.1.1 Чувствительность качественного фазового анализа 14
2.1.2 Методика качественного фазового анализа 18
2.2 Растровая электронная микроскопия 20
2.3 Мессбауэровская спектроскопия 22
2.4 Термогравиметрический анализ .24
Глава 3. Экспериментальная часть 26
Заключение
Библиографический список
Человек применяет керамику практически во всех сферах своей жизни с давних времён. В строительстве, в быту, в электротехнике, в промышленности и во многих других областях. И это не удивительно. Такое разнообразие обусловлено способностью керамических материалов приобретать уникальные свойства, в зависимости от состава, параметров обжига и структуры. Изучением этих закономерностей занимается технология керамики, или, по- другому, наука о способах и методах создания керамических изделий с заданными параметрами [1].
Слово керамика с древнегреческого переводится как искусство создания предметов из глины. Керамическая промышленность одна из крупнейших и быстроразвивающихся отраслей индустрии в большинстве стран, она является основой успешного развития многих других отраслей, а потому важность её усовершенствования и изучения очевидна [2].
Современное определение керамики, принятое международной научной общественностью, и используемое, в том числе в иностранных изданиях [3] сформулировано в классическом учебнике У.Д.Кингери «Введение в керамику»: Керамику можно определить как твердое соединение,
формирующееся при тепловой обработке, а также иногда и при давлении, которое состоит не менее чем из двух химических элементов, из которых, как минимум, один неметалл. Из этого определения следует, что керамические материалы являются разновидностью композиционных материалов. К композиционным относятся материалы, состоящие из двух компонентов и более, которые различаются по своему химическому составу и разделенны выраженной границей; имеют новые свойства, отличающиеся от свойств компонентов, составляющих их; неоднородны в микромасштабе; свойства
Неоднородность структуры керамических материалов является их важной особенностью, согласно [5], и проявляется на всех масштабах;
- микроуровень (10‘10 *— 10'6 м). Здесь наблюдаются некоторые нанофлоктуации состава;
- мезоуровень (10'6 — 10'3 м): различные по составу и размерам зёрна, разнобразные поры и включения;
- макроуровень (10'3 — 10"2 м): трещины, поры, крупные зерна.
Подобно другим твёрдым телам, формирование керамики происходит
вследствие течения неравновесных и необратимых процессов, потому в её структуре содержатся элементы как упорядоченности, так и хаотичности. В общем случае это можно описать геометрией фракталов [6, 7].
В работе делается акцент на строительную керамику, а именно на изучение кристаллических новообразований в готовом керамическом материале, изучении их свойств и исследовании процессов структурообразования. Часть исследований основана на добавлении в керамическую массу на этапе формования цеолитсодержащих пород. Такой выбор сделан не случайно. Новое предприятие республики Татарстан “Цеолиты Поволжья” добывает и реализует цеолитсодержащую породу Татарско- Шатрашанского месторождения. В их интересах расширить круг сбыта товара, и выбор керамической отрасли вполне оправдан. Исследования в данной области помогут сформировать представления о фазовых переходах в процессе обжига, физике этих процессов, изучить процесс образования кристаллов в высокотемпературной сложной среде, а также решить проблемы, стоящие перед предприятиями республики.
структурой, поэтому изучение данных параметров, исследование процессов структурообразования и возможности влияния на него, позволит расширить уже имеющийся список выпускаемой продукции на заводах по производству строительной керамики.
Целью работы является исследование процессов структурообразования, в том числе формирования кристаллических новообразований в керамических материалах из сырья различных месторождений.
Для достижения поставленной цели необходимо выполнить ряд задач:
• создание линейки образцов, полученных из глин различных месторождений;
• исследование образцов при помощи высокотемпературного рентгенофазового анализа, растровой электронной микроскопии, мессбауровской спектроскопии и термического анализа;
• выявление закономерностей появления новых кристаллических фаз
• выявление возможностей использования модификаторов для повышения эффективности производства керамики. ,
Работа была выполнена на основе материалов преддипломной и производственной практики, печатных материалов специалистов керамической промышленности, материалах периодической печати и ресурсах сети Интернет.
В первой главе описаны основы теории структурообразования и спекания. Вторая глава содержит описание методов исследования, использованных в данной работе — рентгенофазового анализа, растровой электронной микроскопии, мессбауэровской спектроскопии и термического анализа. Третья глава включает в себя результаты исследований, их интерпретацию и выявление закономерностей.
Использование модификаторов (портландит, мел и др.) позволяет в достаточно широком диапазоне влиять на процессы формирования новых кристаллических фаз, в том числе и на снижение температуры их кристаллизации. Снижение температуры обжига керамического материала на 200°С, означает существенное снижение энергоемкости производства керамики, которая на многих предприятиях превышает 4 МДж/кг продукта. На передовых предприятиях («АК», «Керма») этот показатель ниже 2 МДж/кг.
Установлено, что в глине Шигалеевского месторождения в естественных условиях большая часть ионов Fe находится в минерале монтмориллонит (82%). С повышением температуры обжига до 1000°С значительная часть Fe (64%) кристаллизуется в гематит (a- Fe203), оставшаяся часть формирует аморфную фазу.
Высокие прочностные и теплотехнические характеристики лицевого кирпича ОАО «Алексеевская керамика» обеспечены благодаря сочетанию наноразмерных кристаллических образований с порами нанометрового диапазона.
