Бібліографічний опис згідно з ДСТУ 8302:2015
Палієнко О. Композитна кераміка спеціального призначення. Міжнародний науково-практичний журнал "Товари і ринки". 2021. № 3. С. 86-95.

ПОВНИЙ ТЕКСТ (PDF)

УДК 666.63		DOI: https://doi.org/10.31617/tr.knute.2021(39)06
Олена ПАЛІЄНКО E-mail: o.paliyenko@knute.edu.ua ORCID: 0000-0002-4460-5576		к. т. н., доцент, доцент кафедри дизайну та інжинірингу Київського національного торговельно-економічного університету вул. Кіото, 19, м. Київ, 02156, Україна

КОМПОЗИТНА КЕРАМІКА СПЕЦІАЛЬНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ

Постановка проблеми. Композитна кераміка використовується як інгредієнт мелючих тіл, що застосовуються помольним обладнанням під час подрібнення різних речовин. Але синтезування такої композитної кераміки пов’язане з використанням високих температур. Відомо, що для зниження температури спікання керамічного матеріалу існує декілька способів, один із них – введення модифікуючих добавок.
Застосування модифікаторів евтектичних складів внаслідок утворення рідини в ході випалу дає змогу знизити температуру спікання.
Недостатнє знання про механізм їхньої дії у складі кераміки, далекий від адитивності, призвело до необхідності використання методу планування експерименту при отриманні композитної кераміки.
Мета статті – дослідження впливу добавок на фізико-технічні властивості композитної кераміки для виготовлення мелючих тіл та пошук її оптимальних складів.
Матеріали та методи. Основним компонентом для виготовлення кера­мічного композитного матеріалу є глинозем марки Alumina SC-0, що містить до 95 % α-Al₂O₃. Відповідно до технології отримання кераміки до складу маси включено глину Веселовського родовища ВГО, каолін Немильнянського, бентоніт Дашуківського родовища. Для інтенсифікації процесів спікання і модифікування структури кераміки використано добавки: доломіт – CaMg(CO₃)₂ – 1–5 %, колеманіт – Ca₂B₆O₁₁ · 5H₂O – 5–10 %, лепідоліт – K(Li, Al)₃(Si, Al)₄O₁₀(F, OH)₂ – 0–10 %, піролюзит – MnO₂·H₂O₂ – 1–3 %.
Методом регресійного аналізу експериментальних даних за ДФЕ2^5-1 отримані математичні описи залежності властивостей композитної кераміки від вмісту модифікуючих домішок. Математична обробка результатів експерименту здій­снена з використанням пакету програм Apache Open Office.
Результати дослідження. Обрано оптимальний склад маси A₄, що містить, %: глинозем марки Alumina SC-0 – 40, глину Веселовського родовища ВГО – 20, као­лін Немильнянського родовища – 20, бентоніт Дашуківського родовища – 5, доло­міт – 3, колеманіт – 2.8, лепідоліт – 3.2, піролюзит – 6.
Фізико-механічні власти­вості маси А₄ за температури випалу 1250 °C становлять: усадка – 9.97 %, водопоглинання – 0.04 %, об’ємна маса – 3.065 г/см³, стираність – 0.060 % за год, межа міцності при стиску – 280.14 МПа, при згині – 120.7 Мпа.
Висновки. Доведено вплив кожного компонента, що входить до складу маси композитної кераміки, на її фізико-механічні властивості.
Встановлено механізм формування складу і мікроструктури композитної кераміки на основі компонентів маси і модифікуючих добавок, що дає змогу прогнозувати отримання виробів із необхідними властивостями.
Ключові слова: композитна кераміка, модифікуючі добавки, мікроструктура.

REFERENCES

1. Iio, Satoshi, Yamamoto, Hiroshi & Mitsuoka, Takeshi. (2018). Microstructure Control of Alumina Ceramics. DOI: 10.1002/9780470294635.ch55 [in English].
2. Toraman, Öner, Teymen, Ahmet, Ersoy, Orkun & Köse, Harun. (2019). The Effect of Ceramic Grinding Media on Stirred Milling and Experimental Testing of Media Wear. Proceedings from: 6th International Conference on Materials Science and Nanotechnology for Next Generation [in English].
3. Cao, Yang, Tong, Xiong, Xie, Xian, Song, Qiang, Zhang, Wenjie, Du, Yun­peng et al. (2021). Effects of grinding media on the flotation performance of cassiterite. Minerals Engineering. Vol. 168 (7). DOI: 10.1016/j.mineng.2021.106919 [in English]
4. Vöth, Stefan, Bogdanov, V. S., Bogdanov, Nikita, Fadin, J. M., & Donstova, J. A. (2019). Mechanics of the grinding media in ball mills with longitudinal and transverse motion of the grinding media. ZKG International, 6, 43-48 [in English].
5. Wu, B. L., Zhang, H., Xie, J. R., Duan, X. L., Lin, H. J., & Guodong, L. I. (2010). New technology of preparing alumina ceramic grinding media. Indust­rial Ceramics, 20, XIII-XIV [in English].
6. Ruys, Andrew. (2019). Introduction to alumina ceramics. DOI: 10.1016/ B978-0-08-102442-3.00001-4 [in English].
7. Yang, Rui, Qi, Zhe, Gao, Ye, Yang, Jinhua, Zhou, Yiran, Liu, Hu et al. (2020). Effects of alumina sols on the sintering of α-alumina ceramics. Cera­mics International, 46. DOI: 10.101/j.ceramint.2020.05.125 [in English].
8. Zhang, S. High Temperature Ceramic Materials. Materials 2021, 14, 2031. DOI: 10.3390/ma14082031 [in English].
9. Wu, Tingting, Liu, Guanjun, Li, Yongfeng, Zhang, Yaqi, Zhang, Mingming, & Wu, Bolin. (2020). Effect of La2O3 on the corrosion resistance of alumina ceramic. Journal of Materials Research and Technology, 9. DOI: 10.1016/ j.jmrt.2020.03.042 [in English].
10. Semantsova, E. S., Pletnev, P. M., & Shemyakyna, Y. V. (2019). Kompozytna keramika dlya spetsial’noho zastosuvannya. Pidvischennya yakosti ta efektyv­nist’ budivel’nykh ta spetsial’nykh materialiv. Proceedings of the National Scien­tific and Practical Conference with International Participation. (pp. 278-282). Novosybyrs’k: ITS NHAU "Zolotoykolos" [in Russian].
11. Glagolev, S. N., & Romanovich, A. A. (2017). New technology and energy-saving equipment for grinding materials with an anisotropic texture. Belhorod: Belhorods’kyy derzhavnyy tekhnolohichnyy universytet im. V. H. Shukhova [in English].
12. Plotnykov, V. N., Funykov, Y. M., & Pyvynskyy, S. E. (2020). Sposib vyprav­lennya vyrobiv z korundo-kvartsevoyi keramiky. Patent RF, N 2713541 C1 [in Russian].
13. Rabier, Jacques. (2020). Dislocations in Ceramic Materials. Reference Module in Materials Science and Materials Engineering. DOI: 10.1016/B978-0-12-803581-8.12137-X [in English].
14. He, F., Song, L., & Sun, C. (2010). Effect of grinding media on the flotation of sulfide minerals. Proceedings from: XXV International Mineral Processing Congress 2010. Issue 3, 1945-1957 [in English].
15. Ceramic titles. Test methods. DSTU B V.2.7-283:2011. Kyіv: Minregionbud Ukraіny [in Ukrainian].
16. Tovazhnyans’kyy, L. L., Babak, T. H., Holubkina, O. O. et al. (2011). Kom­p’yuterne modelyuvannya v khimichniy tekhnolohiyi. Kharkiv: NTU "KHPI" [in Ukrainian].
17. Aoki, Satoshi, & Takemura, Akimichi. (2010). Design and Analysis of Frac­tional Factorial Experiments from the Viewpoint of Computational Algebraic Statistics. Journal of Statistical Theory and Practice. DOI: 6.10.1080/ 15598608.2012.647556 [in English].