Керамика на основе алюмосиликатов

Диаграмма состояния системы Al₂O₃ - SiO₂

В системе Al₂O₃ - SiO₂ образуется одно соединение Муллит содержит 71,8 % Al₂O₃ и 28,2 % SiO₂, габитус кристаллов – иглы, призмы, волокна.

Сырьем для шамотных изделий служат глины и каолины, слагающим минералом каолинитAl₂O₃2SiO₂2H₂O. Содержание оксидов железа менее 3%.

 

В зависимости от содержания Al₂O₃ высокоглиноземистые материалы подразделяют на муллитокремнеземистые (45-62% Al₂O₃); муллитовые (62-72% Al₂O₃); муллитокорундовые (72-95% Al₂O₃).

 

	Кристаллические фазы, %	Стеклофаза, %
муллит	корунд
Муллитокремнеземистые	60-85	≤15	12-35
Муллитовые	≤90	6-12
Муллитокорундовые	3-5	≤90	0-6

 

При изготовлении высокоглиноземистых огнеупоров используют предварительно синтезированный высокоглиноземистый шамот и корунд из сырья с высоким содержанием Al₂O₃: силикаты глинозема, гидраты глинозема, боксит, технический глинозем.

 

 

Алюмосиликаты силлиманитовой группы:

Состав: Al₂O₃·SiO₂ (62,9% Al₂O₃; 37,1% SiO₂)

В результате обжига они переходят в муллит по реакции:

3(Al₂O₃ SiO₂)→ 3Al₂O₃·2SiO₂ + SiO₂

 

Минерал	Истинная плотность, г/см3	Увеличение объема при обжиге, %	Температура муллитизации, оС
До обжига	После обжига
Кианит	3,60	3,05	16,3-18,0	1300-1500
Андалузит	3,15	3,10	3,0-4,0	1400-1550
Силлиманит	3,24	2,95	7,0-8,0	1550-1600

В производстве высокоглиноземистых изделий используют бокситы Al₂O₃ >80%,

Гидраты глинозема	Формула	Плотность, г/см3	Превращения
Гидраргиллит	Al2O3·3H2O	2,30-2,34	бёмит - 155оС
Бёмит	Al2O3·H2O	3,01	g-глинозем - 280оС
Диаспор	Al2O3·H2O	3,39	α –глинозем - 450оС
g-глинозем	Al2O3	3,47	α –глинозем - 1200оС
α -глинозем	Al2O3	4,00	стабилен

В реакциях формируется первичный и вторичный муллит.

3(Al₂O₃ Si O₂) →1000°С→3Al₂O₃ 2Si O₂ (первичный муллит)+ 4 SiO₂

SiO₂ + Al₂O₃→ 3Al₂O₃× 2Si O₂ (вторичный муллит)

Материалами для синтеза муллита являются:

Технический глинозем, боксит, минералы силлиманитовой группы, огнеупорные глины, кварц.

Муллит получают плавлением стехиометрических смесей при 1930-2000^оС.

 

Муллитовая и муллито-корундовая керамика

Высокоглиноземистую керамику подразделяют на:

1. Муллито-кремнеземистaя (45–70% Аl₂O₃).

2. Муллито-корундовая (70–95% А1₂0₃).

 

Механические свойства спеченнойвысокоглиноземистой керамики возрастают по мере увеличения содержания Al₂O₃.

Удельное объемное сопротивление

керамики зависит от фазового состава материала, особенно количества и состава стеклофазы и возрастает с увеличением А1₂О₃ и температуры.

Величина пробивного напряжения в пределах 30–35кВт/мм. На величину пробивного напряжения влияют структура керамики и наличие примесей.

Высокоглиноземистая керамика находит применение в вакуумной технике, в качестве изоляторов запальных свечей двигателей внутреннего сгорания, для изготовления различных деталей электро- и радиоаппаратуры.

Алюмосиликатные полые микросферы (АСПМ)