Doktorska disertacija
Visoko glinični porcelan z izboljšanimi mehanskimi in termičnimi lastnostmi
Ogledi: 5 | Prenosi: 6
Povzetek
Delo opisuje proučevanje vpliva naraščajoče količine Li2O kot talila na sintranje, fazno sestavo, razvoj
mikrostrukture in fizikalne lastnosti gliničnega porcelana z vsebnostjo Al2O3 ~61 ut.%.
Z uvedbo Li2O kot talila v kombinaciji s K2O smo razvili nove porcelanske materiale na osnovi glin,
kaolinov in visoke vsebnosti kalcinirane glinice. Ponašanje novih materialov pri sintranju in njihove
fizikalne lastnosti smo proučevali primerjalno z referenčnim materialom, ki je vseboval kot talilo K2O and
Na2O. Li2O v količini 1.0, 1.2 and 1.6 ut.% smo dodali tako, da smo uporabili kalciniran spodumnov
koncentrat, LiAlSi2O6, ki je razpoloţljiv na trgu. Testne vzorce, katere smo ţgali v laboratorijski peči na
sedmih izbranih temperaturah v temperaturnem območju 950 1350 °C in v industrijski plinski peči na
temperaturi 1315 °C, smo pripravili z običajnimi keramičnimi tehnološkimi postopki, ki vključujejo mokro
mletje in ekstrudiranje.
Materiali, ki vsebujejo Li2O, doseţejo višjo stopnjo zgoščevanja pri niţji temperaturi v primerjavi z
referenčnim materialom. Vpliv Li2O na zgoščevanje je tem večji, čim večja je njegova količina. Količina
dodanega Li2O vpliva na fazno sestavo materiala v postopku toplotne obdelave. Rezultati raziskav so
pokazali, da je v temperaturnem območju 1150 do 1250 °C zmanjševanje količine kremena ob prisotnosti
Li2O posledica reakcije kremena z -spodumnom, pri čemer nastaja LiAlSi3O8. Naraščajoča količina Li2O
pospešuje reakcijo kremena z litijevimi spojinami. Pri višji temperaturi in prisotnosti Li2O v količini 1.6
ut.% se reakcija nadaljuje, tako da nastane LixAlxSi1-xO2. Pri reakciji kremena z litijevimi spojinami se
tvorijo litijevi alumosilikati z višjo vsebnostjo SiO2. Prisotnost litijevih mineralov, ki so značilni po nizkem
termičnem raztezku, prispeva k zmanjšanju termičnega raztezka pri materialih, ki vsebujejo Li2O.
Materiali, ki vsebujejo 1.0 in 1.2 ut. % of Li2O imajo po ţganju na temperaturi 1300 °C homogeno
mikrostrukturo, visoko volumsko gostoto in izboljšano mehansko trdnost v primerjavi z lastnostmi
gliničnega porcelana s standardno sestavo. Po ţganju na višji temperaturi doseţejo vsi materiali z Li2O
precej niţjo upogibno trdnost v glavnem zaradi pojava napihovanja, ki je tem bolj izrazito, čim več Li2O
vsebuje material, kar se odraţa tudi v zmanjšani volumski gostoti.
Naraščajoča količina Li2O močno vpliva na deformacijo materiala pri ţganju v industrijski peči, kjer se
deformacija izrazito povečuje z povečevanjem vsebnosti Li2O. Pri obstoječem reţimu ţganja v industrijski
plinski peči je iz vidika industrijske uporabe najbolj primeren material z 1.0 ut. % Li2O, pri katerem so
doseţene najboljše mehanske in termične lastnosti.
Rezultati naših raziskav o uporabi Li2O v visoko gliničnem porcelanu kaţejo, da Li2O kot prevladujoče
talilo bistveno prispeva k doseganju visokih mehanskih trdnosti in dobri odpornosti na termične šoke, kar
vse je v veliki meri odvisno od njegove količine in pogojev ţganja. Prisotnost Li2O vpliva na zniţanje
temperature ţganja visoko gliničnega porcelana. Razvili smo sestave novih gliničnih porcelanov primernih
za industrijsko uporabo.