CC BY
20
ТЕРМИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ ГЛИН
Лымарь Елена Анатольевна
научный сотрудник, канд. техн. наук, ОАО «Российские космические
системы», г. Москва E-mail: 4494.55@mail. ru
THERMAL RESISTANCE OF CLAY-BASED COMPOSITES
Lymar Elena
Scientist, candidate of engineering sciences, OJSC "Russian space systems", Moscow
АННОТАЦИЯ
Исследовано влияние металлического алюминия на устойчивость керамометаллического композита к колебаниям температур в широком диапазоне. Установлено, что разработанный материал может использоваться при температурах до 1000°С.
ABSTRACT
Influence of metallic aluminum on ceramometallic composite resistance to wide-range temperature fluctuations was analyzed. It was discovered that the designed material can be used with temperatures up to 1000°С.
Ключевые слова: композиты, материал, алюминий, свойства,
устойчивость.
Key words: composites, material, aluminum, properties, resistance
Повышение эксплуатационных характеристик строительных материалов связано с разработкой композитов, которые сочетали бы свойства входящих в него компонентов. Одним из направлений в получении таких материалов является создание композитов на основе металлической и неметаллической составляющих. Следует отметить, что в промышленности затруднено использование строительных материалов, в состав которых входят металлические наполнители, следствие трудоемких технологий и высоких материальных затрат при производстве. Однако существуют производственные области, где традиционные строительные материалы из -за недостаточной
прочности, ударной вязкости, пластичности, термостойкости и т. п., не в состоянии обеспечить высокий уровень эксплуатационных характеристик [1— 20].
В данной работе представлены исследования термической устойчивости композитов, полученных на основе глин и металлического алюминия [21—24]. Главной особенностью получаемого материала является то, что металлический компонент вводится на стадии приготовления сырьевой смеси. Кроме того, вводимый алюминий участвует в стадиях структурообразования
синтезируемого композита, что и приводит к высоким эксплуатационным показателям последнего. Для лучшей совместимости глинистой составляющей с алюминием проводилось модифицирование компонентов, применяемых для получения металлокерамического связующего [25, 26].
Разработанный композит имеет однородную структуру (рис. 1), обладает высокими механическими и технологическими показателями, которые достигаются благодаря достигнутой совместимости модифицированной
глинистой составляющей и алюминиевого компонента.
Для разработанных материалов были определены воздушная (уравнение 1) и огневая усадки (уравнение 2), его чувствительность к сушке (уравнение 3).
ЛЬозд = ^0 - ЬУО (1)
Л^г = (Ь - (2)
где: Л4озд — воздушная усадка образца, %;
ЛО — огневая усадка образца, %;
1о — длина свежеотформованного образца, мм;
и — длина образца после сушки, мм;
^ — длина образца после обжига, мм.
где: Кч — коэффициент чувствительности к сушке;
V0, V — объем образца соответственно после формования и в воздушно -
3
сухом состоянии, см ;
g0, g — масса образца соответственно свежеотформованного и в воздушно -сухом состоянии, г.
о
1
2а) х 100
2б) х 100
3а) х 100 3б) х 100
Рисунок 1. Оптические микрофотографии поверхности композита на
основе каолинитовых (а) и монтмориллонитовых (б) глин с содержанием алюминиевого наполнителя 5 % (1) 10 % (2) и 20 % (2)
Получаемый материал стоек в температурном диапазоне до 1000°С, выдерживает 50 циклов нагрева до температуры 700°С и резкого его охлаждения, 35 циклов нагрева до 900°С и резкого его охлаждения, 22 цикла нагрева до 1000°С и резкого его охлаждения без изменения его геометрических параметров (в случае отсутствия внешних нагрузок) и без образования микротрещин на его поверхности.
б) х10
Рисунок 2. Оптические микрофотографии начально-образовавшихся микротрещин (а) и образовавшихся в результате увеличения циклов эксперимента с 22 до 25 (б) при температуре 1100°С
Дальнейшее увеличение количества циклов эксперимента приводит к
образованию микротрещин на поверхности металлокерамического композита (рис. 2 а), обусловленных возникновением в материале упругих и остаточных пластических деформаций. Установлено, что характер микротрещин не зависит от количества циклов эксперимента: с увеличением количества циклов, их геометрические размеры и степень распространения по структуре материала увеличиваются (рис 2. б).
По предлагаемой технологической схеме получения металлокерамического композита образуются наиболее устойчивые фазы муллита и кварца [27, 28], вследствие чего можно утверждать, что при использовании металлокерамического композита при высоких температурах (до 1000°С) изменения фазовых превращений в его структуре происходить не будут.
Список литературы:
1. Алфимов С.И. Техногенное сырье для силикатных материалов
гидратационного твердения / С.И. Алфимов, Р.В. Жуков, А.Н. Володченко, Д.В. Юрчук // Современные наукоемкие технологии. — 2006. — № 2. — С. 59—60.
2. Володченко А.Н. Попутные продукты горнодобывающей
промышленности в производстве строительных материалов /
А.Н. Володченко, В.С. Лесовик, С.И. Алфимов, Р.В. Жуков // Современные наукоемкие технологии. — 2005. — № 10. — С. 79—79.
3. Володченко А.Н. Силикатный бетон на нетрадиционном сырье /
А.Н. Володченко, Р.В. Жуков, Ю.В. Фоменко, С.И. Алфимов // Бетон и железобетон. — 2006. — № 6. — С. 16—18.
4. Володченко А.Н. Силикатные материалы на основе вскрышных пород Архангельской алмазоносной провинции / А.Н. Володченко, Р.В. Жуков, С.И. Алфимов // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. — 2006. — № 3. — С. 67—70.
5. Володченко А.Н. Оптимизация свойств силикатных материалов на основе
известково-песчано-глинистого вяжущего / А.Н. Володченко, Р.В. Жуков,
B.С. Лесовик, Е.А. Дороганов // Строительные материалы. — 2007. — № 4.
— С. 66—69.
6. Володченко А.Н. Повышение эффективности производства автоклавных материалов / А.Н. Володченко, В.С. Лесовик // Известия высших учебных заведений. Строительство. — 2008. — № 9. — С. 10—16.
7. Володченко А.Н. Силикатные автоклавные материалы с использованием нанодисперсного сырья / А.Н. Володченко, В.С. Лесовик // Строительные материалы. — 2008. — № 11. — С. 42—44.
8. Володченко А.Н. Регулирование свойств ячеистых силикатных бетонов на основе песчано-глинистых пород / А.Н. Володченко, В.С. Лесовик,
C.И. Алфимов, А.А. Володченко // Известия вузов. Строительство. — 2007.
— № 10. — С. 4—10.
9. Володченко А.Н. Влияние механоактивации известково -сапонитового вяжущего на свойства автоклавных силикатных материалов / А.Н. Володченко // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. — 2011. — № З. — С. 1З—16.
10. Володченко А.Н. Особенности взаимодействия магнезиальной глины с гидроксидом кальция при синтезе новообразований и формирование микроструктуры / А.Н. Володченко // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. —
2011. — № 2. — С. 51—55.
11. Володченко А.Н. Глинистые породы в производстве силикатного кирпича / А.Н. Володченко // Сборник научных трудов Sworld по материалам международной научно -практической конференции. — 2012. — Т. 26. — № 2. — С. 8—10.
12. Володченко А.Н. Глинистые породы — сырье для производства автоклавных ячеистых бетонов / А.Н. Володченко // Сборник научных трудов Sworld по материалам международной научно -практической конференции. — 2012. — Т. 26. — № 2. — С. 11—14.
13. Володченко А.Н. Взаимодействие мономинеральных глин с гидроксидом
кальция в гидротермальных условиях / А.Н. Володченко // Сборник научных трудов Sworid по материалам международной научно-
практической конференции. — 2012. — Т. 30. — № 3. — С. 35—37.
14. Володченко А.Н. Вяжущее на основе магнезиальных глин для автоклавных силикатных материалов / А.Н. Володченко // Сборник научных трудов Sworid по материалам международной научно-практической конференции.
— 2012. — Т. 30. — № 3. — С. 38—41.
15. Володченко А.Н. Автоклавные силикатные материалы на основе отходов
горнодобывающей промышленности / А.Н. Володченко // Сборник научных трудов Sworid по материалам международной научно-
практической конференции. — 2012. — Т. 47. — № 4. — С. 29—32.
16. Володченко А.Н. Влияние песчано-глинистых пород на оптимизацию микроструктуры автоклавных силикатных материалов / А.Н. Володченко // Сборник научных трудов Sworid по материалам международной научнопрактической конференции. — 2012. — Т. 47. — № 4. — С. 32—36.
17. Володченко А.Н. Реологические свойства газобетонной смеси на основе нетрадиционного сырья / А.Н. Володченко, В.С. Лесовик // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. — 2012. — № 3. — С. 45—48.
18. Володченко А.Н. Автоклавные ячеистые бетоны на основе магнезиальных глин / А.Н. Володченко, В.С. Лесовик // Известия вузов. Строительство. —
2012. — № 5. — С. 14—21.
19. Володченко А.Н. Магнезиальные глины — сырье для производтва автоклавных ячеистых бетонов / А.Н. Володченко // Сборник научных трудов SWorid по материалам международной научно -практической конференции. — 2013. — Т. 43. — № 1. — С. 3—7.
20. Володченко А.Н. Влияние песчано-глинитых пород на пластичность газобетонной массы / А.Н. Володченко // Сборник научных трудов SWorid по материалам международной научно -практической конференции. —
2013. — Т. 43. — № 1. — С. 7—10.
21. Ключникова Н.В., Получение металлокомпозиционных материалов /
Н.В. Ключникова, Е.А. Лымарь // Стекло и керамика. — 2006. — № 2. —
С. 33—34.
22. Ключникова Н.В. Перспективные композиционные материалы на основе металлической матрицы и неметаллического наполнителя / Н.В. Ключникова, А.М. Юрьев, Е.А. Лымарь // Успехи современного естествознания. — 2004. — № 2. — С. 69—69.
23. Ключникова Н.В. Принципы создания керамометаллического композита на основе глин и металлического алюминия / Н.В. Ключникова // Естественные и технические науки. — 2012. — № 2(58). — С. 450—452.
24. Ключникова Н.В. Керамометаллические композиционные материалы с высоким содержанием алюминия / Н.В. Ключникова // Современные проблемы науки и образования. — 2011. — № 6. — С. 107—107
25. Ключникова Н.В. Проблемы совместимости керамической матрицы и металлического наполнителя при изготовлении композито в строительного назначения / Н.В. Ключникова, Е.А. Лымарь, А.М. Юрьев // Строительные материалы. — 2005. — № 11. — С. 54—56.
26. Ключникова Н.В. Термомеханическое совмещение компонентов при создании керамометаллических композитов / Н.В. Ключникова // Сборник научных трудов Sworld по материалам международной научно -практической конференции. — 2012. — Т. 6. — № 2. — С. 65—69.
27. Ключникова Н.В. Изучение взаимодействия между компонентами при создании керамометаллических композиционных материалов / Н.В. Ключникова // Сборник научных трудов Sworld по материалам международной научно -практической конференции. — 2011. — Т. 10. — № 4. — С. 5—8.
28. Ключникова Н.В. Рентгенофазовый анализ композиционных материалов на основе глин / Н.В. Ключникова // Сборник научных трудов SWorld по материалам международной научно -практической конференции. — 2013.
— Т. 7. — № 1. — С. 3—10.
