Спекание твердофазовое

Одним иэ важнейших процессов, протекающих при нагревании смеси твердых веществ, является спекание. Оно влияет как на скорость протекания твердофазовых реакций, так и на свойства конечного продукта. [c.208]

Большое значение, которое придается изучению дефектов кристаллической решетки в физике твердого тела, обусловлено их огромным влиянием на свойства кристаллических веществ. Кроме того, дефекты оказывают часто решающее влияние на такие процессы, как рост кристаллов, массоперенос (диффузии) в твердых телах, определяющий кинетику таких важных в технологии силикатных и других тугоплавких неметаллических материалов процессов, как твердофазовые реакции, спекание, рекристаллизация и т. д. [c.67]

Твердофазовые реакции протекают очень медленно и практически никогда не доходят до конца. В отдельную группу они выделены потому, что характер их во многом специфичен и отличен от характера реакций в жидкостях и газах. Реакции в твердой фазе сопровождаются не только химическими, но и разнообразными физическими и физико-химическими процессами. Например, еще до начала химического взаимодействия или одновременно с ним могут протекать такие процессы, как спекание, рекристаллизация, полиморфные превращения и т. п. С того момента, когда в результате химического взаимодействия появляются твердые продукты реакции, пространственно разделяющие исходные вещества, дальнейшее течение процесса начинает определяться диффузией через слой продуктов реакции. В подавляющем большинстве реакций, происходящих в твердых телах, химическое взаимодействие на межфазовой границе при повышенных температурах протекает достаточно быстро, скорость же суммарного процесса определяется процессами переноса и диффузией. Явления диффузии, спекания, рекристаллизации оказывают существенное влияние не только на ход реакций, НО и на свойства и количество конечных продуктов химического взаимодействия в твердых телах. [c.204]

Рис. 95. Схема зарастания пор между зернами при твердофазовом спекании

Теоретический и практический интерес представляют способы получения изделий из сухого порошка дисперсного гипса без обводнения системы и введения структурообразующих добавок. В условиях комплексного воздействия высокого давления и температуры в едином технологическом цикле структурообразование системы происходит по твердофазовому механизму с пластическими деформациями кристаллов и их спеканием . [c.37]

Рис. 96. Схема зарастания замкнутых пор в зерне при твердофазовом спекании

Наличие в кристаллах точечных дефектов по Шоттки и Френкелю оказывает существенное влияние на многие свойства кристаллических тел. В частности, их присутствие в кристалле и способность к миграции обусловливают ионную электрическую проводимость и процессы массопереноса (диффузии) в кристаллической решетке (в бездефектном идеальном кристалле процесс массопереноса практически невозможен). В связи с этим присутствие точечных дефектов сильно ускоряет такие важные в технологии силикатов и тугоплавких неметаллических материалов процессы, как твердофазовые реакции, спекание, рекристаллизацию и т. д., скорость которых определяется скоростью диффузии материальных частиц. Образование дефектов по Шоттки приводит к возрастанию объема кристалла (кристалл как бы распухает за счет достраивания с поверхности атомами, удаляющимися из узлов решетки) и понижению его плотности (образование дефектов по Френкелю во всяком случае в первом приближении не приводит к изменению плотности). [c.87]

Основной задачей химической технологии силикатов и родственных им тугоплавких неметаллических материалов является превращение сырьевых смесей в готовые продукты, представляющие собой чаще всего изделия определенных размеров и формы. Такое превращение, как правило, является следствием высокотемпературной обработки исходных материалов, при которой происходят сложные физикохимические процессы химические, в том числе твердофазовые реакции, спекание, рекристаллизация, кристаллизация из расплавов, растворов, газовой фазы и т. д. Направление и полнота протекания этих процессов определяют в конечном счете свойства готового продукта, а от их скорости во многом зависят режим работы, производительность печных агрегатов и расход энергии на обжиг. [c.287]

Изменение кинетики процесса в порошкообразной смеси может происходить в результате влияния давления на различные элементарные стадии твердофазового взаимодействия. Наибольшее влияние отмечено для процесса спекания, вместе с тем имеется много работ, в которых отмечено влияние предварительного брикетирования и на сам процесс химического превращения. [c.322]

В зависимости от механизма массопереноса различают несколько видов спекания 1) твердофазовое (диффузионное) спекание [c.333]

Сложную последовательность процессов, происходящих при твердофазовом спекании кристаллических порошкообразных прессовок, можно условно (поскольку в реальных условиях эти стадии [c.334]

Рнс. 94. Отдельные стадии процесса твердофазового спекания [c.334]

По Я. И. Френкелю, механизм твердофазового спекания чистых кристаллических тел заключается в вязком течении (аналогично наблюдаемому в жидкостях) или ползучести твердого вещества в поры при высоких температурах под действием сил поверхностного натяжения зерен твердой фазы, обладающих определенной кривизной поверхности, что обусловлено тенденцией к уменьшению свободной поверхностной энергии. [c.335]

Кинетика твердофазового спекания. В реальных технологических условиях спекание представляет собой сложный физический, а часто (особенно в многокомпонентных системах) и физико-хими-ческий процесс, включающий в себя перенос вещества, физические явления на границе фаз, фазовые превращения, химические реакции и т. д. Сложность этого процесса затрудняет его кинетическое описание, т. е. установление зависимости скорости спекания от различных определяющих его факторов. Таких факторов (часто взаимосвязанных) можно назвать очень много природа спекающегося материала, температура, коэффициент диффузии, дисперсность спекающихся частиц, величина пор и их распределение по размеру, поверхностное натяжение и вязкость конденсированной фазы, степень дефектности решетки и т. д. Влияние всех этих факторов на скорость спекания в реальных процессах осложняется тем, что в одном и том же случае может реализоваться несколько механизмов спекания, каждый из которых имеет свои кинетические особенности кроме того, кинетика спекания может быть неодинаковой на его различных стадиях. [c.338]

Рассмотрим некоторые кинетические зависимости, характеризующие процесс твердофазового спекания, выведенные, исходя прежде всего из двух допущений 1) спекающееся тело содержит поры одинакового размера 2) в замкнутых порах не содержится газовая фаза. [c.338]

В соответствии с уравнением (18) Пинесом были предложены следующие подтвержденные на некоторых металлических порошках кинетические зависимости, характеризующие величины линейной и объемной усадки в процессе твердофазового спекания [c.339]

С увеличением времени спекания величина А монотонно уменьшается вследствие приближения системы к равновесию. Поскольку Гкр 1/А, в предельном случае при А = 0 величина Гкр=оо, т. е. при отсутствии пересыщения вакансиями процесс коалесценции прекращается (как и вообще прекращается процесс твердофазового спекания). [c.340]

Это спекание можно рассматривать как разновидность твердофазового спекания (хотя в принципе оно может осуществляться и при наличии жидкой фазы). Однако в отличие от последнего, при котором спекающееся тело подвергается действию только температуры, при спекании за счет пластической деформации спекающееся тело подвергается одновременному воздействию температуры и внешнему давлению (прессованию), т. е. подвергается так называемому горячему прессованию. [c.344]

Температура и время спекания. Температура — важнейший фактор, влияющий на скорость и степень спекания. При диффузионном твердофазовом спекании это влияние температуры определяется сильной зависимостью от нее процесса диффузии увеличение температуры ускоряет диффузию и, следовательно, скорость спекания и увеличивает его степень. При жидкостном спекании ускоряющее влияние температуры на процесс спекания определяется уменьшением вязкости и улучшением смачивающей способности жидкой фазы при повышении температуры. [c.345]

Какими аналитическими зависимостями можно описать кинетику твердофазового спекания Как влияет на кинетику спекания наличие в спекающемся теле пор разного размера и газа в замкнутых порах [c.348]

Микроструктура минералов и твердофазовое спекание. Различная плотность модификаций ЗЮг вызывает значительные изменения объема зерен в результате термического расширения переходы р-кварц (y = 2650 кг/м )- -а-кристобалит (у=2220—2300 кг/м ) и р-кварц-> а-тридимит (у=2230—2260 кг/м ) сопровождаются увеличением объема частиц соответственно на 15,7 и 16,1%. Форма кристаллов гидратов алюминия до 1373 К не изменяется, несмотря на протекающие полиморфные превращения. Кристаллические решетки водных алюмосиликатов при дегидратации расширяются, а начиная с 8J5 К сжимаются, т. е. объем кристаллов испытывает деформативный цикл расширение — сжатие . [c.188]

В результате протекания различных процессов взаимодействия между реагирующими частицами образуются контакты, что приводит к агломерации порошкообразной сырьевой смеси и уплотнению (спеканию) образовавшихся агломератов и сырьевых гранул. Первичные гранулы обжигаемого материала имеют пористость порядка 50—70%. Основной вид пор в них — пустоты сложной формы размером до 500 мкм. В процессе твердофазового спекания поры гранулы заполняются материалом, который перемещается в поры путем поверхностной диффузии и диффузии по дефектам, пластическим течением, испарением — конденсацией. Движущие силы всех этих процессов — изменение в сторону уменьшения свободной поверхностной энергии частиц в процессе их укрупнения и концентрационный градиент. [c.189]

В температурной области 600—700° С в зависимости от природы введенного в систему силиката могут начаться те или иные твердофазовые реакции. Так, в композициях с хризотиловым асбестом зарождается форстерит [103, 245]. В композициях с различными силикатами (тальк, мусковит, хризотиловый асбест) после 500° С наблюдается начало спекания образуюш егося неорганического материала, что проявляется в частичном закрытии пор и вновь развивающейся усадке. [c.95]

Значительная активность твердофазовых реагентов иногда достигается за счет введения микродобавок, образующих с матрицей химические соединения. Например, для получения оптически прозрачной керамики на основе AI2O3 в шихту вводят 0,2... 0,3% (мае.) MgO. Механизм влияния этой добавки заключается во взаимодействии MgO и АЬОз, приводящем к образованию шпинели MgAb04, которая располагается по границе зерен АЬОз, препятствуя тем самым процессам неконтролируемой рекристаллизации вплоть до завершения спекания и получения светопрозрачного материала. [c.315]

Б. Я- Пинесу удалось дать этому механизму атомистическое объяснение, исходя из чисто диффузионной трактовки этого явления, сущность которого сводится к тому, что процесс переноса вещества при твердофазовом спекании осуществляется за счет его перераспределения путем направленной объемной и поверхностной самодиффузии. Он обратил внимание на то, что известная формула Томсона, устанавливающая зависимость между давлением пара над изогнутой поверхностью жидкости рг с определенным радиусом [c.335]

Укажите отдельные стадии твердофазового спекания и опишите его механизм по Я. И. Френкелю и Б. Я. Пинесу. Какова роль процесса диффузии при твердофазовом спекании и чем обусловлена направленная диффузия при зарастании пор в спекающемся теле [c.348]

ПЕРЕЖОГ керамики — дефект структуры керамики, связанный с обжигом при температуре выше максимально допустимой. Приводит к ухудшению св-в обончженного изделия и нарушению заданных размеров. При твердофазовом спекании пережог обычно выражается в чрезмерном росте кристаллов (вследствие собирательной рекристаллизации), что сопровождается снижением мех. и электрической прочности керамики, а иногда — потерей ее вакуумной плотности. При пережоге керамики, спекающейся при наличии жидкой фазы, вначале увеличивается пористость (без образования внешних дефектов), затем возникают внешние дефекты керамики (прыщи, вздутия), происходит общее вспучивание и, наконец, деформация и оплавление или полное расплавление (в результате образования чрезмерного количества жидкого расплава или малой его вязкости). Пористость и вздутия могут возникнуть также в результате нарушения режима обжига без превышения его конечной т-ры вздутия образуются из-за выделения газообразных продуктов, при выгорании органических примесей либо разложении окиси железа и сульфатов (с образованием расплава, ирепятст-нующего удалению газообразных продуктов). Степень вспучивания зависит от вязкости расплава и всей системы, а также от упругости газообразных продуктов в порах. При высокотемпературном нагреве вяз- [c.155]

Если сравнить текст второго (немецкого) издания с третьим (американским) изданием, то станут очевидными многие изменения в расположении материала изложение стало более сжатым и существенно улучшена система разбивки на параграфы. Одно из главных отличий состоит в систематическом рассмотрении систем глина —вода как коллоидно-силикатных кроме того, изменения в обожженных глинах в тесной связи с твердофазовыми реакциями даны в ином освещении. Гидравлическим цементам уже не посвящена самостоятельная технологическая глава они рассматриваются в органическом единстве с реакциями керамического обжига и спекания. Далее следуьэт реакции стекловарения, когда температура поднимается от спекания до точки образования фазы гомогенного расплава стекло и щлаки рассматриваются как единое целое. Явления кристаллизации рассматриваются как изменения в переохлажденных силикат яых жидкостях, переходящих к стабильному состоянию. Заканчивается книга возвратом к исходному пунр ту — изучением стабильных кристаллических фаз. Я надеюсь, что читатель оценит это изменение в расположении материала, которое придает всей книге логическую стройность. Технология силикатных систем, по мнению автора, не. должна была входить в рамки книги, поскольку тема- [c.8]

Исходя из закономерностей твердофазовых реакций и процессов спекания, в результате которых в сырьевых смесях образуются полиэвтектические промежуточные расплавы, особенно важно помнить, что составные части должны быть очень тонко раздроблены они должны [c.769]

Tro kensiebung f сухое грохочение, грохочение [просеивание] в сухом состоянии Tro kensinterung f твердофазовое спекание, спекание без жидкой фазы [c.422]

Жидкофазовое спекание гранул. Пористая гранула обжигаемого материала, образовавшаяся в результате твердофазового спекания, при появлении жидкой фазы испытывает сильную усадку. В процессе уплотнения гранул в присутствии расплава различают три стадии 1) перегруппировка мелких частиц в результате их пластического течения совместно с жидкостью 2) заполнение пор в результате протекания реакций минералообразования по механизму растворение —осаждение 3) процессы рекристаллизации, которые могут протекать и без участия расплава . Основной вклад в усадку гранул вносит процесс пластической перегруппировки частиц. Он протекает в результате смачивания частиц жидкой фазой, приводящего к развитию капиллярных сил, оттягивающих частицы, и под воздействием сил, обусловленных поверхностным натяжением расплава. Скорость роста контакта между срастающимися частицами, реагирующими с жидкой фазой (и соответственно скорость усадки), по данным ряда исследователей, прямо пропорциональна поверхностному натяжению расплава, коэффициентам диффузии ионов в расплаве и времени обжига и обратно пропорциональна радиусу частиц и температурё. С увеличением размера частиц их спекание замедляется. [c.202]

В зоне кальцинирования в результате развивающегося процесса твердофазового синтеза начинается процесс постепенного укрупнения пылевидных частичек смеси, приводящий при дальнейшем повышении температуры к превращению всего порошкообразного материала в зерна клинкера. Вместе с тем в результате декарбонизации СаСОз в гранулах материала развивается пористость, что замедляет процессы синтеза минералов и рекристаллизации структуры их кристаллов, а также приводит к понижению прочности гранул. Лишь при начальном интенсивном выделении СО2 прочность гранул снижается резко (70—105 м длины печи), в последующем величина их прочности остается примерно на одном уровне из-за параллельно протекающего процесса твердофазового спекания, усиливающего степень сцепления частиц в зерне. [c.254]

Наибольший интерес представляет изучение природы главнейших физико-химических процессов, протекаю-шдх в твердофазовых системах. Так, огромное практическое значение имеет дальнейшая разработка проблемы минер 1лиза-торов, ускоряющих взаимодействие окислов, способствующих снижению температуры спекания, облегчающих рекристаллизацию и т. п. С другой стороны, во многих случаях не менее важно располагать добавками-ингибиторами, препятствующими развитию определенных диффузионных процессов, замедляющими рекристаллизацию и т. п. [c.51]

Сцекание цементного клинкера. Спекание портландцемент-ного клинкера можно представить как совокупность следующих взаимозависимых, накладывающихся друг на друга во времени физико-химических процессов плавление части минералов — образование жидкой фазы дальнейший переход взаимодействующих минералов сырьевой шихты и продуктов твердофазовых реакций из твердой фазы в жидкую — растворение перемещение в расплаве частиц (ионов) реагирующих между собой компонентов от мест их перехода в расплав к местам образования новых твердых фаз — диффузия образование из расплава трехкальциевого силиката — кристаллизация. [c.76]

Поскольку реакции в силикатных системах в основном идут между твердыми и жидкими веществами, то главное внимание и будет уделено освещению основных закономерностей приложения термодинамики к конденсированным системам твердофазовым реакциям (полиморфные превращения, реакцчм спекания керамических и огнеупорных материалов и получения вяжущих веществ), реакциям в расплавах, а также реакциям взаимодействия твердых веществ с водой и растворами электролитов. [c.47]

Значительное влияние внешней атмосферы на твердофазовые процессы наблюдал Леонов. При спекании и реакциях между окислами большое значение имеет парциальное давление кислорода в окружаюш,ей атмосфере, В атмосфере влажного водорода с парциальным давлением кислорода при 1500—1700° С 10 атм. значительно интенсивней происходит рекристаллизация пернклаза. Так, при спекании тонкодисперсной MgO при 1750° С в течение 2 час. средний размер кристаллов периклаза составлял в воз- [c.124]

Спекание сырьевых смесей может осуществляться в результате протекания реакций в твердом состоянии (спекание в твердой фазе, или твердофазовое спекание) и в присутствии жидкости (жидкостное спекание). Внешним признаком процесса спекания портландцементных сырьевых смесей является уменьшение их пористости и увеличение плотности. Зерна порошка свариваются в местах контакта, образуя конгломераты зерен — клинкеринки. При длительном обжиге имеющиеся в зернах клинкера поры постепенно заполняются веществом. [c.257]

Механизм образования гранул клинкера не является простым. В зону спекания поступает материал, величина частиц которого изменяется в пределах от 0,1 до 30 мм. Кроме того, отдельные частички характеризуются различной пористостью и, следовательно, неодинаковой степенью завершенности процессов твердофазового синтеза. На крупные гранулы материала с появлением на их поверхности капелек расплава начинают наслаиваться более мелкие частички сырьевой смеси, образуя конгломерат с центральным достаточно однородным зерном. Наряду с этим мелкие гранулы материала могут слипаться и друг с другом, образуя пористые полизер-нистые агрегаты различной величины. Постепенно в процессе механического уплотнения при перекатывании агрегаты приобретают округлую форму. В образовавшемся зерне клинкера невозможно выделить те маленькие гранулы, на основе которых оно образовалось. Гранулы срастаются таким образом, что образуют непрерывную структуру зерна клинкера, прерываемую лишь порами. [c.303]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология