05.17.11 "Технологія тугоплавких неметалічних матеріалів"

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/17839

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 20 з 45

Безвипальні вогнетриви на фосфатних зв'язуючих на основі композицій системи Al₂O₃–SiO₂–CaO–Р₂O₅
(НТУ "ХПІ", 2017) Харибіна, Юлія Вячеславівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.17.11 "Технологія тугоплавких неметалічних матеріалів". – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2017. Дисертацію присвячено розробці теоретичних основ і впровадження у виробництво технології безвипальних мулітокорундових вогнетривів на основі композицій системи Al₂O₃–SiO₂–CaO–Р₂O₅. Досліджено будову системи Al₂O₃–SiO₂–CaO–Р₂O₅ в області субсолідуса. Створено базу термодинамічних констант сполук системи. Розраховано коефіцієнти рівняння залежності теплоємкості від температури, стандартні значення ентропії і ентальпії для деяких сполук системи. Проведено термодинамічний аналіз спряжених реакцій даної системи. Досліджено фазові рівноваги в системі, визначено співіснуючі фази і здійснено повну розбивку системи на елементарні тетраедри, визначено їх відносний об'єм, мінімальну температуру появи розплаву та ступінь асиметрії. Надано геометро-топологічну характеристику фаз системи та побудовано топологічний граф взаємозв'язку елементарних тетраедрів. Виявлено елементарні тетраедри, які описують склади мулітокорундового вогнетриву і шлаку. Встановлено, що використання лому мулітокорундових виробів поліфракційного складу в якості основи для виробництва безвипальних мулітокорундових вогнетривів сприяє отриманню виробів з високими експлуатаційними характеристиками. Для дослідження впливу фракційного складу наповнювача на властивості мулітокорундового вогнетриву використано симплекс-гратчаті плани Шефе, що відображають зв'язок складу з властивостями досліджуваної системи. Розроблено технологічні параметри і склади мас безвипальних мулітокорундових вогнетривів на основі композицій системи Al₂O₃–SiO₂–CaO–Р₂O₅. і рекомендовано щодо впровадження цієї технології в виробництво.
Безвипальні вогнетриви на фосфатних зв'язуючих на основі композицій системи Al₂O₃–SiO₂–CaO–Р₂O₅
(НТУ "ХПІ", 2017) Харибіна, Юлія Вячеславівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.17.11 "Технологія тугоплавких неметалічних матеріалів". – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2017. Дисертацію присвячено розробці теоретичних основ і впровадження у виробництво технології безвипальних мулітокорундових вогнетривів на основі композицій системи Al₂O₃–SiO₂–CaO–Р₂O₅. Досліджено будову системи Al₂O₃–SiO₂–CaO–Р₂O₅ в області субсолідуса. Створено базу термодинамічних констант сполук системи. Розраховано коефіцієнти рівняння залежності теплоємкості від температури, стандартні значення ентропії і ентальпії для деяких сполук системи. Проведено термодинамічний аналіз спряжених реакцій даної системи. Досліджено фазові рівноваги в системі, визначено співіснуючі фази і здійснено повну розбивку системи на елементарні тетраедри, визначено їх відносний об'єм, мінімальну температуру появи розплаву та ступінь асиметрії. Надано геометро-топологічну характеристику фаз системи та побудовано топологічний граф взаємозв'язку елементарних тетраедрів. Виявлено елементарні тетраедри, які описують склади мулітокорундового вогнетриву і шлаку. Встановлено, що використання лому мулітокорундових виробів поліфракційного складу в якості основи для виробництва безвипальних мулітокорундових вогнетривів сприяє отриманню виробів з високими експлуатаційними характеристиками. Для дослідження впливу фракційного складу наповнювача на властивості мулітокорундового вогнетриву використано симплекс-гратчаті плани Шефе, що відображають зв'язок складу з властивостями досліджуваної системи. Розроблено технологічні параметри і склади мас безвипальних мулітокорундових вогнетривів на основі композицій системи Al₂O₃–SiO₂–CaO–Р₂O₅. і рекомендовано щодо впровадження цієї технології в виробництво.
Безпігментні одношарові склоемалеві покриття для побутової техніки
(НТУ "ХПІ", 2017) Одинцова, Олександра Павлівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.17.11 "Технологія тугоплавких неметалічних матеріалів". – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2017. Дисертацію присвячено розробці безпігментних одношарових хімічно та термічно стійких темнозабарвлених склоемалевих покриттів для захисту побутової техніки, зокрема кухонних газових та електричних плит, що отримуються за технологією POESTA. Синтезовано основи отримання покриттів вказаного типу, згідно із якими розробляється скломатриця із заданими фізико-хімічними властивостями, на основі якої отримується склоемалева фрита шляхом введення в оптимізований склад скла комплексного активатору зчеплення, одночасно виконуючий роль активного забарвлюючого комплексу, який поєднує задані міцнісні характеристики безпігментних одношарових темнозабарвлених склоемалевих покриттів. Встановлено межі значень структурних факторів, які забезпечують міцну структуру кремнекисневого каркасу скла в системі R₂O (Na₂O+K₂O+Li₂O) – RO (CaO+BaO+SrO+MgO) – TiO₂ – ZrO₂ – B₂O₃ – SiO₂ і заданий рівень її структурнозалежних експлуатаційних властивостей за рахунок встановлених співвідношень склоутворювачів і модифікаторів. Розроблено склад і співвідношення комплексного активатора зчеплення із урахуванням його впливу на характеристики міцності системи "склоемаль – сталь", корозійну здатність склорозплаву та експлуатаційні властивості покриттів, який одночасно виконує роль активного забарвлюючого комплексу. Обрано іонний механізм забарвлення та встановлено колірні координати в ККС XYZ, RGB, L*a*b. Проведено промислові та лабораторно-промислові випробування на підприємствах та розроблено практичні рекомендації щодо використання результатів.
Безпігментні одношарові склоемалеві покриття для побутової техніки
(НТУ "ХПІ", 2017) Одинцова, Олександра Павлівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.17.11 "Технологія тугоплавких неметалічних матеріалів". – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2017. Дисертацію присвячено розробці безпігментних одношарових хімічно та термічно стійких темнозабарвлених склоемалевих покриттів для захисту побутової техніки, зокрема кухонних газових та електричних плит, що отримуються за технологією POESTA. Синтезовано основи отримання покриттів вказаного типу, згідно із якими розробляється скломатриця із заданими фізико-хімічними властивостями, на основі якої отримується склоемалева фрита шляхом введення в оптимізований склад скла комплексного активатору зчеплення, одночасно виконуючий роль активного забарвлюючого комплексу, який поєднує задані міцнісні характеристики безпігментних одношарових темнозабарвлених склоемалевих покриттів. Встановлено межі значень структурних факторів, які забезпечують міцну структуру кремнекисневого каркасу скла в системі R₂O (Na₂O+K₂O+Li₂O) – RO (CaO+BaO+SrO+MgO) – TiO₂ – ZrO₂ – B₂O₃ – SiO₂ і заданий рівень її структурнозалежних експлуатаційних властивостей за рахунок встановлених співвідношень склоутворювачів і модифікаторів. Розроблено склад і співвідношення комплексного активатора зчеплення із урахуванням його впливу на характеристики міцності системи "склоемаль – сталь", корозійну здатність склорозплаву та експлуатаційні властивості покриттів, який одночасно виконує роль активного забарвлюючого комплексу. Обрано іонний механізм забарвлення та встановлено колірні координати в ККС XYZ, RGB, L*a*b. Проведено промислові та лабораторно-промислові випробування на підприємствах та розроблено практичні рекомендації щодо використання результатів.
Високоміцні склокомпозиційні матеріали на основі дисилікату літію для захисту спеціальної техніки
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Топчий, Віталій Леонідович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019 . Дисертацію присвячено створенню складів високоміцних склокомпозиційних матеріалів на основі дисилікату літію для захисту спеціальної техніки та технологічних принципів їх одержання. Обрано систему критеріїв одержання високоміцних склокристалічних матеріалів, які експлуатуються в умовах високошвидкісного динамічного навантаження. Науково обґрунтовано вибір вихідних літійсилікатних систем для одержання високоміцних склокристалічних матеріалів з регульованим рівнем світлопропускання і балістичною стійкістю досліджено склоутворення в них та синтезовано склади модельних стекол. Встановлено закономірності формування структури і фазового складу склокристалічних матеріалів на основі модельних стекол. Визначено вплив фазового складу на функціональні властивості склокристалічних матеріалів. Розроблено високоміцні склокомпозиційні матеріали з високою світлопро-никністю для захисту оптики для наведення і спостереження та композиційні скломатеріали для захисту легко броньованої техніки. Запропоновано технологічні параметри одержання склокомпозиційних матеріалів, проведено їх дослідно-промислові і балістичні випробування. Практично підтверджена доцільність використання розроблених високоміцних матеріалів як елементів бронезахисту спеціальної техніки.
Високоміцні склокомпозиційні матеріали на основі дисилікату літію для захисту спеціальної техніки
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Топчий, Віталій Леонідович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019 . Дисертацію присвячено створенню складів високоміцних склокомпозиційних матеріалів на основі дисилікату літію для захисту спеціальної техніки та технологічних принципів їх одержання. Обрано систему критеріїв одержання високоміцних склокристалічних матеріалів, які експлуатуються в умовах високошвидкісного динамічного навантаження. Науково обґрунтовано вибір вихідних літійсилікатних систем для одержання високоміцних склокристалічних матеріалів з регульованим рівнем світлопропускання і балістичною стійкістю досліджено склоутворення в них та синтезовано склади модельних стекол. Встановлено закономірності формування структури і фазового складу склокристалічних матеріалів на основі модельних стекол. Визначено вплив фазового складу на функціональні властивості склокристалічних матеріалів. Розроблено високоміцні склокомпозиційні матеріали з високою світлопро-никністю для захисту оптики для наведення і спостереження та композиційні скломатеріали для захисту легко броньованої техніки. Запропоновано технологічні параметри одержання склокомпозиційних матеріалів, проведено їх дослідно-промислові і балістичні випробування. Практично підтверджена доцільність використання розроблених високоміцних матеріалів як елементів бронезахисту спеціальної техніки.
Керамічні матеріали на основі карбіду кремнію для атомної енергетики
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Лобач, Костянтин В'ячеславович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата (доктора філософії) технічних наук зі спеціальності 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021 р. Дисертаційна робота спрямована на вдосконалення наявних і впровадження нових інноваційних технологій і матеріалів які б дозволили реакторам атомних станцій станути більш безпечними навіть у разі виникнення аварійних ситуацій. Робота присвячена розробці технології отримання безпористого SiC-матеріалу з підвищеним коефіцієнтом тріщиностійкості та поліпшеною корозійною стійкістю в реакторних умовах, який може бути використаний як матеріал SiC-матриці в SiC/SiC композитах для виготовлення оболонок тепловиділяючих елементів (ТВЕЛ), а також у якості механічно міцного і стійкого до γ-опроміненню захисного матеріалу для контейнерів високоактивних відходів і відпрацьованого ядерного палива. Актуальність теми та вагомість результатів дисертації підтверджується тим, що вона виконувалась в межах науково-дослідної тематики та проєктів Національного наукового центру "Харківський фізико-технічний інститут" НАН України. Достовірність та обґрунтованість одержаних результатів дисертаційної роботи досягається використанням сучасного обладнання; стандартних методик визначення властивостей; аналізом отриманих експериментальних даних та їх систематизацією. В роботі методом високошвидкісного гарячого пресування отримано дослідні зразки для вивчення формування безпористої структури в чистій (без добавок) SiC-кераміці, в діапазоні температур (Т = 1850 – 2100)°С, часу витримки (t = 10 – 45) хвилин, тиску P = 40 МПа та швидкості нагрівання V = 200°С/хв. Встановлено, що SiC-кераміка, яка отримана при температурі спікання Т = 2050 °С, тиску Р = 40 МПа, швидкості V = 200 ºC/хв та часі витримки під тиском t = 30 хвилин сформована з безпористої, монолітної та однорідної структури з ознаками крихкого руйнування, має високу щільність (до 99,4 % від теоретичної), твердість – 27,3±0,5 ГПа та коефіцієнт тріщиностійкості 4,3 MPa∙м½. Розглянута можливість поліпшення коефіцієнту тріщиностійкості шляхом введення невеликої кількості добавок та вивчення їхнього впливу на фізико-механічні властивості SiC-кераміки. Досліджено вплив добавок Cr (у діапазоні від 0,3 до 1,2 мас. %) на механічні властивості SiC-кераміки. Встановлена оптимальна кількість добавки хрому (0,5 мас. %), за якої SiC має найкраще співвідношення значень тріщиностійкості й мікротвердості (HV/K1c = 4,5). Показано, що додавання Cr призводе до підвищення тріщиностійкості на (25 – 30) % (K1c = 6,2 MПa∙м½), в порівнянні з SiC без добавок, при збереженні високого рівня твердості зі значенням 28,0 ГПа. Досліджено формування та розподіл Cr у структурі SiC. Вивчено механізми формування дрібнодисперсних карбідних сполук (CrxCy), які сприяють виникненню вторинних фаз та підвищенню тріщиностійкості матеріалів. Отримані результати можуть бути враховані та значно вплинути на вибір матеріалів та технологію виробництва SiC-матриці в SiC/SiC композитах для виготовлення оболонок ТВЕЛів водо-водяних ядерних реакторів, оскільки існує проблема виготовлення тонкостінних трубок (оболонок) з крихкої кераміки SiC, яка має низькі значення коефіцієнта тріщиностійкості. Досліджено можливість підвищення корозійної стійкості SiC-кераміки шляхом введення добавок Cr в умовах, що імітують внутрішнє середовище реактору ВВЕР-1000. Вивчені механізми впливу Cr на особливості корозійного процесу. Зафіксовано приріст маси SiC до 3,27 мг/см² на початку корозійних випробуваннях, що покращує корозійну стійкість SiC у гідротермальних умовах. Встановлено, що введення 0,5 мас. % Cr призводить до формування структури поверхні SiC з поліпшеною корозійною стійкістю і є перспективним технологічним рішенням для досягнення необхідного рівня корозійної стійкості SiC у реакторних умовах. Проведені радіаційні випробування керамічних зразків SiC(0,5%Cr), за допомогою гальмівного випромінювання γ-квантів до поглиненої дози 2·10⁶ Гр, що відповідає дозовому навантаженню на матеріал контейнера при зберіганні радіоактивних відходів протягом 300 років, відповідно до вимог МАГАТЕ. Показано, що введення 0,5 мас. % Cr не призводить до зниження структурної цілісності та механічної міцності кераміки SiC після γ-опромінення до поглиненої дози 2·10⁶ Гр. Експериментально встановлено, що композит SiC(0,5Cr) може бути використаний як матеріал контейнеру для безпечного захоронення ВАВ та ВЯП.
Керамічні матеріали на основі карбіду кремнію для атомної енергетики
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Лобач, Костянтин В'ячеславович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) зі спеціальності 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021 р. Дисертаційна робота присвячена створенню композиційної кераміки на основі SiC з поліпшеними фізико-механічними властивостями та корозійною стійкістю шляхом формування безпористої структури методом ВГП та введення добавок для застосування в атомній енергетиці. Проаналізовано вплив різних добавок на фізико-механічні властивості SiC. Встановлено, що введення 0,5 мас. % Cr в SiC призводить до підвищення коефіцієнта тріщиностійкості на (25 – 30) %. Показано формування та розподіл Cr у структурі SiC та описано механізми його впливу на механічні властивості. У роботі наведено механічні характеристики SiC з добавками Cr у діапазоні від 0,3 до 1,2 мас. %. У роботі вивчені механізми впливу Cr на особливості корозійного процесу. Зафіксовано приріст маси SiC до 3,27 мг/см² на початку корозійних випробуваннях, що покращує корозійну стійкість SiC. Встановлено, що введення 0,5 мас. % Cr не призводить до зниження структурної цілісності та механічної міцності кераміки SiC після γ-опромінення до поглиненої дози 2·10⁶ Гр. Показана принципова можливість використання отриманого керамічного композиту SiC(0,5%Сr), як матеріалу для контейнерів ВАВ і ВЯП українських АЕС.
Конструкційно-теплоізоляційні керамічні матеріали з організованою поровою структурою для енергозберігаючого будівництва
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Галушка, Ярослав Олегович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів (161 – Хімічні технології та інженерія). Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021. Дисертацію присвячено розробці технології теплоефективної конструкційно-теплоізоляційної будівельної кераміки з покращеними теплотехнічними і механічними властивостями на основі цегельно-черепичної сировини невисокої технологічної якості та компонентів техногенного походження. В роботі здійснено огляд та аналіз сучасних науково-технологічних досягнень в галузі створення теплоефективної кераміки для енергозберігаючого будівництва. Надана порівняльна характеристика сучасних конструкційно-теплоізоляційних матеріалів для зведення теплоізоляційної оболонки будівель, показані переваги керамічних матеріалів при їх використанні в одношарових стінових конструкціях. Розглянуті особливості технологій конструкційно-теплоізоляційної кераміки та фактори, що визначають рівень експлуатаційних властивостей таких матеріалів. Проаналізований взаємозв'язок між структурно-фазовим складом і властивостями конструкційно-теплоізоляційної стінової кераміки. Наведені відомості про використані сировинні матеріали, методи та методики теоретичних та експериментальних досліджень, застосованих в роботі. Проведені теоретичні дослідження, спрямовані на прогнозування теплозахисних властивостей моделей крупнорозмірних поризованих і непоризованих виробів різної пустотності. З використанням імітаційного 3D-моделювання проведений порівняльний аналіз механічних властивостей моделей, вивчений вплив геометричних параметрів пористої структури керамічного матеріалів на їх механічні властивості. Показані переваги моделі меншої пустотності з поризованою керамічною стінкою з точки зору кращої теплопровідності, а також переваги структурної моделі зі сферичними порами з точки зору кращої механічної міцності. Проведені системні дослідження полімінеральних глин з відмінним хіміко-мінеральним складом як типових представників сировинної бази цегельно-черепичної галузі. Вивчені процеси фазоутворення цих порід у взаємозв'язку з характеристиками їх спікання і властивостями. Показано, що для посилення механічної міцності керамічних матеріалів доцільно використовувати середньоспікливі породи, однак можливо застосовувати і неспікливі породи з підвищеним вмістом карбонатних мінералів, які є джерелом синтезу структурозмінюючих кристалічних фаз при випалі. Досліджений взаємозв'язок "технологія-структура-властивості" керамічних матеріалів, отриманих за різними механізмами поризації. Визначені добавки, здатні утворювати підвищену пористість матеріалів при мінімальному рівні їх знеміцнення. Встановлені корелятивні зв'язки між структурними показниками, які вказують на необхідність організації пористих структур з дрібними замкненими сферичними порами як найменш дефектних і міцних. Вивчені різні види золоматеріалів як пороутворювачів при виготовленні конструкційно-теплоізоляційної кераміки з поризованою стінкою. Встановлена доцільність та ефективність використання техногенних золосфер, які дозволяють організувати високопористу структуру (в середньому 53 %) з переважанням пор закритого типу (30 %). Проведені дослідження в напрямку опрацювання способів зміцнення керамічної основи поризованих керамічних матеріалів, отримуваних на основі неспікливих суглинків. Показана доцільність використання глинистих добавок, зокрема керамзитової глини в кількості 10 – 20 %, для покращення пластичних властивостей мас, їх спікання та механічної міцності керамічної матриці поризованих матеріалів. Досліджені металургійні шлаки (доменні та ваграночний) як техногенні добавки структурозміцнюючої дії, які є джерелом синтезу кристалічних фаз анортиту, діопсиду та воластоніту при випалі матеріалів. Визначений позитивний вплив ваграночного шлаку на зміцнення керамічних матеріалів (на 70 %). Проведені дослідження по розробці оптимальних рецептурно-технологічних параметрів отримання поризованої конструкційно-теплоізоляційної будівельної кераміки на основі неспікливого суглинку і техногенних компонентів. Визначена область раціональних складів керамічних мас, оптимальний склад маси (56 % суглинку, 14 % керамзитової глини, 10 % золосфер і 20 % ваграночного шлаку), температура випалу, а також ступінь подрібнення сировинних компонентів, які в комплексі за температури випалу 970 °С дозволяють отримати матеріали з середньою густиною 1380 кг/м³ і межею міцності при стиску 20,2 МПа. Опрацьовані технологічні прийоми по зміцненню контактної зони "керамічна матриця-золосфера" шляхом попередньої обробки золосфер для забезпечення їх адгезії до інших компонентів маси. Встановлено, що для покращення міцності необхідно забезпечувати максимально можливу взаємодією між поризатором і масою, що досягається використанням попередньої обробки золосфер керамзитовим шлікером, який сприяє рідкофазному спіканню золосфери з масою під час випалу. Досліджені технологічні властивості керамічної маси оптимального складу, (пластична міцність, чутливість до сушки, дилатометричні температури спікання), на підставі чого визначені режими сушки та випалу напівфабрикатів. Розроблена технологічна схема виробництва поризованої конструкційно-теплоізоляційної кераміки, яка передбачає скорочений цикл сушки (24 год) і випалу (44 год), на основі якої можна отримати поризовану конструкційно-теплоізоляційну кераміку з маркою за механічною міцністю М 175, коефіцієнтом теплопровідності 0,19 Вт/(м·К) і густиною 850 кг/м³ (при 40 % пустотності). Прогнозований економічний ефект від скорочення випалу та відповідної економії природного газу складає 3656391 грн/рік при річній продуктивності підприємства 33 млн ум. штук виробів. Наукова новизна результатів роботи. Теоретично обґрунтована та експериментально підтверджена можливість отримання конструкційно-теплоізоляційних керамічних матеріалів із заданою пористою структурою збільшеної теплової ефективності та механічної міцності на основі недефіцитної цегельно-черепичної сировини та техногенних компонентів. Вперше: - на основі 3D-моделювання експлуатаційної поведінки пустотілих керамічних виробів з пористим та щільним каркасом визначені технологічні принципи отримання конструкційно-теплоізоляційної будівельної кераміки з покращеними теплозахисними і деформаційно-міцнісними характеристиками, які полягають у зниженні пустотності виробів, організації раціональної пористої структури керамічного каркасу зі сферичними порами та зміцненні локальних зон "керамічна матрицяпора" як найбільш уразливих ділянок структури; - на основі системного дослідження процесів спікання і фазоутворення полімінеральних глинистих порід доведена можливість використання неспікливих суглинків в масах для отримання поризованої будівельної кераміки з їх модифікацією керамзитовою глиною (10 – 20 мас. %), яка забезпечує необхідну пластичну консистенцію глиномас (коефіцієнт консистенції 0 – 0,25) і суттєве зміцнення матеріалів (максимально на 112 %) залежно від кількості глини і температури випалу (920 – 980 °С) за рахунок кращої спікливості мас; - встановлені закономірності структуроутворення в поризованих керамічних матеріалах з використанням пороутворюючих добавок з різними механізмами поризації у взаємозв'язку з технологічними параметрами їх отримання та властивостями. Вони полягають в тому, що за однакового рівня загальної пористості (40 %) механічна міцність структур визначається їх однорідністю та долею закритих пор, оптимальне поєднання яких можливо при використанні тонкодисперсних органо-мінеральних поризаторів, які формують найбільш міцні структури з глобулярними і сферичними порами та коефіцієнтом анізотропії 0,8 – 1,0; - визначена ефективність використання висококальцієвого ваграночного шлаку в масах для отримання керамічних матеріалів підвищеної міцності як функціонального компонента, який при випалі матеріалів за температур 970 – 1000 °С є джерелом синтезу новоутворень з подовженою неізометричною формою кристалів (анортит, діопсид, воластоніт), які зміцнюють структуру, що покращує межу міцності при стиску матеріалів на 70 %. Практичне значення отриманих результатів для промисловості будівельних матеріалів полягає у розробці ресурсоощадної технології пористо-пустотілих керамічних будівельних виробів зниженої пустотності з покращеними теплотехнічними та експлуатаційними характеристиками на основі неспікливої глинистої сировини і техногенних добавок. Проведені в умовах ТОВ "Плінфа" (м. Харків) лабораторно-промислові випробовування керамічної маси оптимального складу і запропонованих технологічних рішень підтвердили практичну цінність розробок, впровадження яких у промислове виробництво дозволить отримати економічний ефект за рахунок суттєвого зниження витрат природного газу на рік (414556,8 м3) для підприємства середньої продуктивності (33 млн штук умовних виробів на рік). Результати дисертаційної роботи впроваджено у навчальний процес кафедри технології кераміки, вогнетривів, скла та емалей НТУ "ХПІ" при викладанні дисциплін: "Інноваційні матеріали і технології в технологіях тугоплавких неметалевих силікатних матеріалів (ТНСМ)", "Хімічні технології будівельних матеріалів для медицини, техніки і будівництва", "Виробництво кераміки та вогнетривів", "Ресурсо- та енергозбереження в технології ТНСМ".
Конструкційно-теплоізоляційні керамічні матеріали з організованою поровою структурою для енергозберігаючого будівництва
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Галушка, Ярослав Олегович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021. Дисертацію присвячено розробці технології поризованої конструкційно-теплоізоляційної кераміки з покращеними теплотехнічними та механічними характеристиками на основі недефіцитної глинистої сировини та функціональних добавок техногенного походження. Встановлені закономірності формування пористої структури керамічних матеріалів у взаємозв'язку з технологічними параметрами їх отримання і властивостями, визначена доцільність організації структур зі сферичними порами як найбільш міцних. Визначені шляхи досягнення низької густини і покращеної міцності матеріалів, які полягають у використанні золосфер і модифікації мас глинистими та структурозміцнюючими добавками. Розроблені технологічні параметри виробництва будівельної кераміки на основі неспікливого суглинку, керамзитової глини, золосфер і ваграночного шлаку, що дозволяють за температури 970 °С отримати вироби з поризованою стінкою і пустотністю 40 %, які характеризуються марками за міцністю М175 і морозостійкістю F50, коефіцієнтом теплопровідності 0,19 Вт/(м·К), густиною 850 кг/м³ і відносяться до виробів високої ефективності.
Нанозміцнені периклазовуглецеві вогнетриви для футерівки конвертерів з використанням комплексного антиоксиданту
(НТУ "ХПІ", 2018) Повшук, Василь Володимирович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів (161 – Хімічні технології та інженерія). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018. Дисертація присвячена розробці складів та основних технологічних параметрів отримання нанозміцнених периклазовуглецевих вогнетривів для різних зон футерівки конвертера з заданими показниками фізико-механічних властивостей і підвищеною стійкістю до дії шлаку та до окиснення. У роботі теоретично обґрунтовано і експериментально доведено можливість одержання нанозміцнених периклазовуглецевих вогнетривів шляхом синтезу наповненої наночастинами β-SiC та NiO вуглецевої матриці-основи заданої структури периклазовуглецевих вогнетривів і забезпечення її максимальної струк-турної міцності за рахунок використання оптимальних співвідношень золь-гель добавок, що модифікують фенолформальдегідну смолу, і компонентів прекурсорів нікелевого антиоксиданту. Визначено технологічні параметри одержання периклазовуглецевих вогнетривів із заданими фізико-механічними властивостями на засаді плавленого периклазу і різною кількістю графіту, шляхом використанням ЕТС-40 або його золю та солей нікелю для створення комплексного антиоксиданту Аl + SiC + Ni(NiO), що забезпечує підвищену стійкість до окиснення за рахунок утворення щільного шару із наночастин β-SiC та Ni(NiO) навколо часток графіту, розроблено безвипалювану технологію та склади магнезіального флюсу для плавки сталі в конвертері з відходів периклазовуглецевих вогнетривів футеровок конвертерів, які сприяють прискоренню наведення шлаку в конвертері та підвищенню стійкості футерівки конвертера.
Нанозміцнені периклазовуглецеві вогнетриви для футерівки конвертерів з використанням комплексного антиоксиданту
(НТУ "ХПІ", 2018) Повшук, Василь Володимирович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів (161 – Хімічні технології та інженерія). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018. Дисертація присвячена розробці складів та основних технологічних параметрів отримання нанозміцнених периклазовуглецевих вогнетривів для різних зон футерівки конвертера з заданими показниками фізико-механічних властивостей і підвищеною стійкістю до дії шлаку та до окиснення. У роботі теоретично обґрунтовано і експериментально доведено можливість одержання нанозміцнених периклазовуглецевих вогнетривів шляхом синтезу наповненої наночастинами β-SiC та NiO вуглецевої матриці-основи заданої структури периклазовуглецевих вогнетривів і забезпечення її максимальної струк-турної міцності за рахунок використання оптимальних співвідношень золь-гель добавок, що модифікують фенолформальдегідну смолу, і компонентів прекурсорів нікелевого антиоксиданту. Визначено технологічні параметри одержання периклазовуглецевих вогнетривів із заданими фізико-механічними властивостями на засаді плавленого периклазу і різною кількістю графіту, шляхом використанням ЕТС-40 або його золю та солей нікелю для створення комплексного антиоксиданту Аl + SiC + Ni(NiO), що забезпечує підвищену стійкість до окиснення за рахунок утворення щільного шару із наночастин β-SiC та Ni(NiO) навколо часток графіту, розроблено безвипалювану технологію та склади магнезіального флюсу для плавки сталі в конвертері з відходів периклазовуглецевих вогнетривів футеровок конвертерів, які сприяють прискоренню наведення шлаку в конвертері та підвищенню стійкості футерівки конвертера.
Нанокомпозиційний матеріал на основі Al₂O₃ інструментального призначення, отриманий методом електроконсолідації
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Кислиця, Максим Валерійович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів (161 – Хімічні технології та інженерія). Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019. Дисертація присвячена створенню нового високотвердого теплостійкого керамічного композиційного матеріалу з використанням технології електроконсолідації на основі мікродисперсного Al₂O₃ і нанодисперсного SiC для виготовлення ріжучих пластин, призначених для обробки загартованих сталей і чавунів. В роботі теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено можливість підвищення механічних властивостей керамічного матеріалу на основі Al₂O₃ шляхом введення добавки наноструктурних матеріалів і теплофізичних властивостей отриманого композиту. Було показано позитивний вплив зниження дисперсності добавки на процеси ущільнення, склад і температуру консолідації, що підставою зниження вартості виробництва. Встановлено можливі способи підвищення теплофізичних властивостей композитів, що безпосередньо визначає їх працездатність в умовах високих температур та механічних навантажень, характерних для токарної обробки твердих металів і сплавів.
Нанокомпозиційний матеріал на основі Al₂O₃ інструментального призначення, отриманий методом електроконсолідації
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Кислиця, Максим Валерійович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів (161 – Хімічні технології та інженерія). Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019. Дисертація присвячена створенню нового високотвердого теплостійкого керамічного композиційного матеріалу з використанням технології електроконсолідації на основі мікродисперсного Al₂O₃ і нанодисперсного SiC для виготовлення ріжучих пластин, призначених для обробки загартованих сталей і чавунів. В роботі теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено можливість підвищення механічних властивостей керамічного матеріалу на основі Al₂O₃ шляхом введення добавки наноструктурних матеріалів і теплофізичних властивостей отриманого композиту. Було показано позитивний вплив зниження дисперсності добавки на процеси ущільнення, склад і температуру консолідації, що підставою зниження вартості виробництва. Встановлено можливі способи підвищення теплофізичних властивостей композитів, що безпосередньо визначає їх працездатність в умовах високих температур та механічних навантажень, характерних для токарної обробки твердих металів і сплавів.
Наукові основи технології кольорових екологічно безпечних склоемалей
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Рижова, Ольга Петрівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів, Державний вищий навчальний заклад "Український державний хіміко-технологічний університет", Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2020. Дисертацію присвячено розвитку наукових основ технології екологічно безпечних захисно-декоративних склоемалевих покриттів широкої колірної гами по сталі і кольоровим металам, а також принципів регулювання та прогнозування їх колірних характеристик. Внаслідок проведення дослідження за темою дисертаційної роботи одержані такі наукові результати: - науково обгрунтовано та експериментально доведено, що отримання на кольорових металах емалевих покриттів, які не вміщують Плюмбум, можливе на основі стекол системи Na₂O–BaO–B₂O₃–SiO₂; за комплексом визначених властивостей та здатності утворювати найбільш якісні покриття на мідній основі виділена область базової системи, мол.%: Na₂O – 24,2–40,5; ВаО – 5,0–10,0; B₂O₃ – 15,2–30,5; SiO₂ – 24,0–53,5, яка у зрівнянні з межами цих компонентів в відомих складах безплюмбатних емалей характеризується збільшеним в 2 рази вмістом B₂O₃ і відносно невеликим вмістом SiO₂; - встановлені основні тенденції зміни колірного тону стекол системи Na₂O–BaO–B₂O₃–SiO₂, які суттєво відрізняються за хімічним складом та забарвлені іонними барвниками, з огляду на розташування максимумів ІЧ-спектрів стекол та їх кислотно-основні властивості; останні оцінювались двома розрахунковими структурними параметрами: fSi – ступінь зв’язності кремнекисневого каркасу і Ψв – орієнтовний показник координаційного стану Бору в структурі скла. Доведено, що між колірним тоном λ та Ψв існує значний кореляційний зв'язок для стекол, забарвлених CuO r*=−0,83 і CoO r*=−0,87 та слабкий – для стекол, забарвлених K₂Cr₂O₇ – r*=0,5; - виявлені закономірності забарвлення одної скломатриці і емалевого покриття на її основі в системі R₂O–ВаО–ZnO–Al₂O₃–В₂О₃–TiO₂–SiO₂ рядом іонними барвників. Незалежно від вмісту барвників, вони надають однаковий колірний тон як стеклам, так і покриттям на основі цих стекол, а саме: CuO (1,0–3,0 мас.%) λ=489–494 нм (синьо-зелений), Fe₂O₃ (0,5–2 мас.%) λ=575–585 нм (жовтий), K₂Cr₂O₇ (0,5–2,0 мас.%) λ=570–576 нм (жовто-зелений), CoO (0,5–1,0 мас.%) λ=441–463 нм (синьо-фіолетовий), NiO (0,5–1,0 мас.%) λскла=559′–571′ нм, λпокриттів=598–629 нм (коричневий). Доказано, що за ступенем інтенсивності забарвлення стекол та покриттів на їх основі барвники розташовуються в наступній послідовності: CoO > NiO > CuO > K₂Cr₂O₇ > Fe₂O₃; - вперше встановлений механізм глушіння прозорого матричного емалевого скла в системі R₂O–ВаО–ZnO–TiO₂–Al₂O₃–В₂О₃–TiO₂–SiO₂ при введені МоО3, в результаті якого виникає явище опалесценції, а саме: за рахунок дифракції при розповсюдженні хвиль в мікронеоднорідному середовищі, в якому розмір часток молібден(VI) оксиду (0,05–0,15 мкм) менше довжини хвиль білого світла; - вперше встановлена залежність коефіцієнта дифузного відбиття емалевих покриттів від хімічного складу емалевих фрит, яка отримана обробкою експериментальної вибірки 471 складу покривних емалевих фрит методом множинного кореляційного аналізу і представлена у вигляді математичної моделі, що дозволяє розрахувати хімічний склад покривних емалей із заданим КДВ; коефіцієнт кореляції між експериментальними і розрахунковими значеннями – 0,98; - використовуючи ідею про введенні в будь-який матеріал (скло, пігмент, ситал, метал) певних компонентів в незначній кількості для модифікації його властивостей, вперше виявлено наступне: «малий додаток» Fe₂O₃ у кількості 0,25 мас.% в складі безплюмбатних емалевих стекол на основі базової системи Na₂O–BaO–B₂O₃–SiO₂ і 1 мас.% в складі безфлуористих склоемалей на основі базової системи Na₂O–B₂O₃–SiO₂ активізує процеси лікваційного розшарування скла, що дозволяє збільшити в 1,5–2,5 рази інтенсивність глушіння покриттів, а також покращити оптико-колірні характеристики пігментнозабарвлених склопокриттів, зокрема, червоного кольору. «Малий додаток» ZrO₂ у кількості до 1 мас.% в складі малофлуористої титанової емалі сприяє активному виділенню анатазу в покритті під час випалу та покращенню його оптичних характеристик; - за допомогою розробленої спеціальної комп’ютерної програми COLOUR GLASS, яка автоматично розраховує координати кольорності x y, колірний тон λ, чистоту кольору Р та наносить колірні характеристики матеріалів на графік МКО, вперше доказано, що за картиною розташування точок кольору, по-перше, можна робити прогнози відносно рівноваги, яка утворюється між іонними забарвлюючими комплексами під час варки скла, по-друге, про колористичні можливості суміши пігментів - вперше в області технологій, які потребують підвищених температур, встановлені залежності координат кольору емалевих покриттів від складу суміші пігментів у вигляді поліноміальних математичних моделей, що дозволило вирішити складну матеріалознавчу колористичну проблему знаходження співвідношення пігментів для відтворення кольору зразка із заданими колірними характеристиками. Практичне значення отриманих результатів: - розроблено склади емалевих стекол для кольорових металів, які не містять Плюмбуму – одного із самих шкідливих для навколишнього середовища елемента, запропоновано основи технології одержання виробів з їх використанням. Нові емалі широкої палітри кольорів, різного ступеню прозорості створено на основі матричної прозорої емалі. Вони характеризуються однаковим інтервалом випалу 780–820 °С, у зв’язку з чим спрощується технологія отримання художніх і ювелірних виробів. Емалі пройшли випробування та рекомендовані до впровадження у виробництво з виготовлення художніх виробів в майстерні, що знаходиться в структурі Музею українського живопису (м. Дніпро), а також на підприємстві з виготовлення ювелірних виробів, компанія "Diadema", м. Вінниця. Палітра емалевих покриттів та вироби з них представлені під час доповіді на 24 Міжнародному Конгресі емальєрів в м. Чикаго у 2018 р. Згідно міжнародного договору між ДВНЗ УДХТУ та компанією "Richemont International SA Varinor SA" м. Делемонт, Щвейцарія, виготовлено і передано замовнику емалеві стекла у вигляді порошку і емальовані мідні зразки; - створено каталог зразків кольорів, в якому представлено склооснови, кількість барвників, глушників, відновників та оптико-колірні характеристики емалевих покриттів, що не містять Плюмбум. Назву кольорів встановлювали у відповідності із назвою кольорів системи RAL. Палітра розроблених емалей ювелірного та художнього призначення включає 54 кольори: жовто-червоні, синьо-зелені, оливково-гірчичні, пастельні та коричнево-чорні; - розроблено склади малофлуористих білих і світлозабарвлених титанових емалей, безфлуористої склооснови для отримання яскравозабарвлених емалевих покриттів пігментним способом, які випробувані в виробничих умовах ТОВ «Новомосковський посуд» і рекомендовані до серійного впровадження на заводах з випуску емальованих виробів господарчо-побутового призначення. Технологічні особливості виробництва запропонованих емалей дозволяють здійснювати високотемпературні операції варки емалей на 100 °С, а випалу покриттів – на 30–50 °С нижче відомих, що в епоху тотальної економії топливно-енергетичних ресурсів дуже актуально. Малофлуористі світлозабарвлені кремова і сіро-блакитна емалі впроваджені на ТОВ "Новомосковський посуд"; - вперше для технології емалевих покриттів на сталі розроблено метод колірного моделювання, завдяки якому побудовано колірний трикутник-номограму для виробничої склооснови і пігментів жовтого, червоного, синього, за допомогою якого задається необхідний колір і розраховується необхідне співвідношення пігментів. Метод колірного моделювання є універсальним і може бути застосованим до широкого асортименту силікатних матеріалів: глазуровані покриття на керамічній основі, кольорові будівельні матеріали та інші. У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано головну мету та завдання роботи, представлено наукову новизну та практичну цінність одержаних результатів. В першому розділі наведено аналіз патентної та науково-технічної літератури, що стосується отримання екологічно безпечних емалей широкої колірної гами, сучасного стану виробництва кольорових емалей та контролю їх колірних показників, механізмів забарвлення скла та емалей і факторів, що впливають на формування кольору. У другому розділі надано основні поняття та визначення, які використовуються в роботі, а також методики дослідження фізико-хімічних властивостей і структури стекол, покриттів та їх колірні характеристики. В третьому розділі представлено дослідження з розробки екологічно безпечних емалей для міді та прогнозування їх колірних характеристик. В четвертому розділі представлено результати досліджень з розробки легкоплавкої титанової емалі, яка відповідала б вимогам діючих стандартів та випалювалась в ресурсо- та енергозберігаючих умовах виробництва та була максимально екологічно безпечною для навколишнього середовища. П'ятий розділ присвячений дослідженням з розробки складів емалевих фрит, що не вміщують Флуор, які використовуються для отримання яскравозабарвлених емалевих покриттів для виробів господарчо-побутового призначення. В шостому розділі представлені результати розробки методу колірного моделювання. Відтворити, а тим більше спрогнозувати колір із заданими колірними характеристиками – надзвичайно складна багатопланова матеріалознавча проблема, навіть якщо відома рецептура скла і покриття, режими їх варки та випалу. В сьомому розділі надано результати промислової апробації, реалізації та впровадження отриманих матеріалів.
Наукові основи технології кольорових екологічно безпечних склоемалей
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Рижова, Ольга Петрівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів, Державний вищий навчальний заклад "Український державний хіміко-технологічний університет", Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут". Дисертацію присвячено науковим основам технології екологічно безпечних склоемалевих покриттів широкої колірної гами для сталі і кольорових металів, розробці принципів регулювання та прогнозування їх кольору. Розроблена спеціальна комп’ютерна програма COLOUR GLASS, яка за визначеними координатами кольору XYZ автоматично розташовує точки кольору на графіку МКО. Отримані емалі ювелірного та художнього призначення на основі стекол системи Na₂O–BaO–B₂O₃–SiO₂. Розроблені малофлуористі білі і світлозабарвлені титанові емалі, безфлуориста основа для пігментного способу забарвлення. Створено метод колірного моделювання, за допомогою якого можна розрахувати співвідношення пігментів для відтворення кольору зразка за заданими колірними характеристиками.
Низькоемісійні флоат-стекла зі зміцненими магнетронними покриттями
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Яїцький, Сергій Миколайович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 - технологія тугоплавких неметалевих матеріалів. - Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021. Дисертацію присвячено розробці складу та технологічних параметрів виробництва енергозберігаючого І-скла із зміцненими магнетронними покриттями для використання у будівельній та архітектурній галузях. Суттєвими недоліками сучасних найбільш розповсюджених в світі світлотеплозберігаючих низькоемісійних флоат-стекол, або Double Low-E, з "м'якими" нанопокриттями є недостатня їх механічна міцність та неможливість гартування таких стекол при існуючій технології виробництва на провідному українському підприємстві ТОВ "Лисичанський скляний завод". Встановлено умови сумісного використання для одержання високоякісного лужнокальційсилікатного флоат-скла кварцових пісків Новоселівського й Старовірівського родовищ та вплив вогнетривкої футерівки ванної скловарної печі на якість флоат-скла, специфічні особливості руйнування бакорових вогнетривів підвісних стін її продуктивної частини після довготривалої служби та визначено оптимальні параметри вогнетривів й режими їх експлуатації. Розроблено принципи зміцнення м'яких магнетронних покриттів для одержання низькоемісійних Double Low-E стекол та склад, комбінації шарів й технологічні параметри нанесення багатошарових нанопокриттів загальною товщиною до 140 нм, що вперше дозволило гартувати І-скло з ними. Відпрацювання та впровадження технологічних параметрів отримання низькоемісійних І-стекол з розробленими покриттями забезпечило необхідні спектральні та експлуатаційні показники даних скловиробів за міждержавними стандартами ГОСТ EN 673-2016 й ГОСТ EN 410-2014 та підвищення до 94 % випуску годної продукції, яка практично не поступається кращим закордонним аналогам, але є менш вартісною, і широко використовується при склінні багатоповерхових будівель.
Низькоемісійні флоат-стекла зі зміцненими магнетронними покриттями
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Яїцький, Сергій Миколайович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.17.11 "Технологія тугоплавких неметалічних матеріалів" (161 - Хімічні технології та інженерія). - Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021. Зміст анотації В теперішній час одним з найважливіших завдань у світовій науці та практиці є суттєве енергозбереження у різних сферах. В архітектурі та будівництві це вирішується шляхом зниження втрат тепла крізь вікна, що дозволяє підвищити температуру в приміщеннях. З цією метою у багатьох країнах використовують низькоемісійні флоат-стекла, яким властиві поглинання сонячної теплової радіації, дуже значне зниження пропускання у видимій частині спектру, створення більш комфортного у порівнянні з безкольоровим склом освітлення та можливість захисту внутрішніх приміщень від руйнівної дії ультрафіолетових променів. Створення та виробництво означених стекол є одним з найбільш перспективних напрямків у світовій скляній індустрії. Серед них слід відмітити загартовані безпечні стекла. які знаходять все більш широке використання у багатоповерхових громадських будівлях для забезпечення норм безпеки. Малі значення випромінювальної здатності (емісії) низькоемісійних стекол досягаються шляхом фарбування скломаси в бронзовий, блакитний. зелений та інші кольори оксидами металів, що забезпечує поглинання сонячної теплової радіації і зниження пропускання у видимій частині спектру, або нанесенням на поверхню полірованих стекол спеціальних світлотеплозахисних покриттів. Значним недоліком першого з перелічених засобів є їх суттєва вартість через уведення у весь об’єм скломаси дорогих та дуже дефіцитних, особливо в Україні, барвників – оксидів перехідних металів. Тому сьогодні в світі як найефективніший засіб досягнення малих значень випромінювальної здатності (емісії) низькоемісійних стекол визнано нанесення на їх поверхню спеціальних "твердих" (К-скло, або Low-E) та "м'яких" (I-скло, або Double Low-E) світлотеплозахисних покриттів. Суттєвим недоліком, однак, більш енергоефективних I-стекол, які мають широкий діапазон колірних характеристик і виробляються такими відомими міжнародними корпораціями, як Pilkington, GUARDIAN, Saint-Gobain, а в Україні – провідним вітчизняним скляним підприємством ЗАТ "ЛСЗ "Пролетарій" (нині ТОВ "Лисичанський скляний завод"), є недостатня механічна міцність м'яких покриттів, що наносять магнетронним вакуумним напиленням. Окрім того, технологія виготовлення I-стекол з такими покриттями, яка використовується на вказаному українському підприємстві, не дозволяє здійснювати їх гартування, що значною мірою обумовлює імпортнозалежність в даній галузі. Тому розробка складу та оптимального технологічного режиму одержання І-скла зі зміцненими м’якими магнетронними покриттями є актуальним науково-практичним завданням, на вирішення якого спрямовано дану дисертаційну роботу. На основі результатів аналізу науково-технічної літератури щодо сучасного стану технологій флоат-стекол, зокрема І-стекол з енергозберігаючими покриттями, обґрунтовано вибір напрямків, задач і методики досліджень процесів формування та властивостей стекол з урахуванням того, що забезпечення високої якості І-скла можливе тільки при виконанні комплексу таких заходів: виробництво високоякісного листового флоат-скла для наступного нанесення низькоемісійного багатошарового покриття, сталий процес варки бездефектної скломаси за умови використання стійкої вогнетривкої футерівки скловарної печі, розробка складу та технологічних режимів нанесення зміцнених м’яких багатошарових магнетронних покриттів з певними експлуатаційними характеристиками й можливістю гартування таких стекол. Обґрунтовано комплекс критеріїв до скла-основи в системі R₂O-RO-SiO₂ для одержання низькоемісійних флоат-стекол, головні з яких - можливість масового виробництва та певні фізико-хімічні, оптичні, міцносні й теплофізичні властивості за міжнародними стандартами, у зв’язку з якими обрано лужнокальційсилікатний склад. Вперше встановлено можливість сумісного використання для одержання високоякісного флоат-скла різних за хімічним та гранулометричним складом й формою зерен кварцових пісків Новоселівського та Старовірівського родовищ Харківської області за умов забезпечення максимальної питомої поверхні та реакційної активності при певному співвідношенні фракцій та власно пісків (3 : 1) й гострокутної форми їх зерен. Це обумовило підвищення вмісту у піщаній суміші основної фракції 0,4-0,16 мм до 89,43 % та зменшення кількості Fe₂O₃ до 0,028 % і, в підсумку, значне зниження дефекту "мошка", оптичних спотворень та, що особливо важливо, високий коефіцієнт світлопропускання Т = 88 ÷ 90 % готового флоат-стекла. Розроблено математичні моделі, які дозволяють встановити та спрогнозувати вміст заліза в окремих фракціях піску й визначати спектральні характеристики результуючего флоат-скла. Дослідження стану вогнетривких матеріалів кладки скловарної ванної печі і особливостей їх руйнування після 1,5 років експлуатації при виробництві листового скла флоат-способом на Лисичанському склозаводі "Пролетарій" показали, що найбільш вразливими дільницями варочної частини є головне склепіння, підвісні стіни та вліт горілок. Основною причиною їх корозії є пиління та випаровування шихти і термічне навантаження вогнетривів під дією полум’я. У разі ж бокових стін варочної частини інтенсивна корозія вогнетривів обумовлена дією агресивного середовища межі газ-склорозплав-вогнетрив. Руйнування насадок регенератора утворюється внаслідок високого температурного навантаження при різкій зміни температур та значного навантаження в результаті змінення окисно-відновного стану середовища. Специфічні особливості руйнування бакорових вогнетривів підвісних стін продуктивної частини виявилися в утворенні потужного граничного реакційного шару завтовшки ≈ 20–30 мм внаслідок агресивного впливу летких компонентів шихти і розплаву, особливо в зоні варильного басейну, у вльотах пальників і безпосередньо – від завантажувальної кишені до 3-ї пари пальників. Виявлено лінійний характер температурної залежності глибини роз’їдання розплавом лужнокальційсилікатного флоат-скла бакорової футерівки в продуктивній частині басейну в інтервалі 1400-1560 °С, що обумовлено зростанням кількості склофази навіть в таких стійких й відповідальних вогнетривах, як бакор 41. Петрографічні дослідження бакорових вогнетривів марок 33, 36 і 41 після 5,5-річної експлуатації показали, що проникнення скла з поверхневої скоринки в пори й тріщини, особливо на контакті перехідної і робочої зон, призводить до збільшення тріщин та руйнування вогнетривів із засміченням скломаси їх уламками й утворення дефектів флоат-скла. Тому при створенні та будівництві високопродуктивних печей нового покоління доцільно використовувати високоякісні вогнетривкі матеріали з мінімумом склофази, виготовлені за передовими технологіями, зменшити кількість швів, не допускати безпосереднього контакту вогнетривів, що взаємодіють між собою та з розплавом з утворенням легкоплавких малов’язких евтектик, та виключити виникнення дрібних тріщин при виводку печі. Розроблено спосіб зміцнення м’яких магнетронних покриттів для одержання низькоемісійних Double Low-E стекол, який полягає у коригуванні складу та властивостей його адгезійного, діелектричного та функціонального шарів шляхом легування (адгезійний шар), регулювання потужності роботи магнетронів та використання відповідних газів для формування певних сполук в шарах. Встановлено закономірності розташування шарів плівкової системи Si₃N₄/NiCr/Si₃N₄ для витримування термічної обробки стекол системи R₂O-RO-SiO₂ та розроблені принципи коригування спектральних й механічних характеристик залежно від концентрації та співвідношення компонентів тонкоплівкового наношару, що сприятиме створенню варіаційного ряду флоат-стекол з необхідним рівнем відбиття в інфрачервоному спектрі. Отримання складу і комбінації шарів і технологічних параметрів нанесення багатошарових нанопокриттів загальною товщиною до 140 нм вперше дозволило загартовувати І-скло з ними. Відпрацювання і. впровадження технологічних параметрів отримання низькоемісійоного І-стекол з розробленими покриттями на ТОВ "Лисичанський склозавод" забезпечили необхідні спектральні і експлуатаційні показники даних скловиробів згідно з міжнародними стандартами ГОСТ EN 673-2016 та ГОСТ EN 410-2014 і призвели до підвищення до 94 % випуску придатної продукції, що практично не поступається кращим зарубіжним аналогам , але є більш дешевою, та широко застосовується при склінні багатоповерхових цивільних і житлових будівель. Економічний ефект складає 356,7 грн./м2, що в перерахунку на середнє житлове приміщення з 4 вікнами загальною площею 9-10 м2 дорівнює 3567 грн. за опалювальний сезон. На основі результатів виконаних досліджень також розроблено державний стандарт України ДСТУ EN 1036-1 : 2019.
Низькотемпературний електротехнічний фарфор
(НТУ "ХПІ", 2015) Дайнеко, Катерина Борисівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2015 р. Дисертацію присвячено розробці енергоощадної технології фарфору електро-технічного призначення на основі вітчизняної пірофілітової та польовошпатової сировини. При проектуванні складів низькотемпературного електрофарфору використані результати мікрорівневого моделювання поведінки матеріалу при механічних навантаженнях та фізико-хімічних досліджень композицій, що належать елементарному тетраедру A₃S₂–NAS₆–KAS₆–S системи Na₂O–K₂O–Al₂O₃–SiO₂. Область композицій для розробки фарфору з температурою випалу 1200 °С обмежена вмістом компонентів, мас. %: SiO₂ 55÷65, Al₂O₃ 20÷45, K₂O 2÷4, Na₂O 2÷4. Встановлено, що для інтенсифікації спікання та фазоутворення електрофарфору при зниженій температурі випалу необхідним є використання комплексних плавнів та мінералізуючих добавок. На основі досліджень складу та властивостей вітчизняних та зарубіжних польовошпатових і пірофілітових матеріалів обґрунтовано вибір сировини для виробництва низькотемпературного електрофарфору. Встановлено фізико-хімічні закономірності формування низькотемпературного електрофарфору та отримані математичні моделі залежностей його властивостей від складу мас. Розроблено склади і технологічні параметри виготовлення низько-температурного електрофарфору з комплексом високих електрофізичних та механічних властивостей (пробивна напруга Епр = 30 кВ∙мм¯¹, питомий об'ємний електроопір ρV20°С = 4,1·10¹⁴ Ом·см, тангенс кута діелектричних втрат tg δ ·10³= 12,1, міцність на розрив ζрозр = 31 МПа).
Низькотемпературний електротехнічний фарфор
(НТУ "ХПІ", 2015) Дайнеко, Катерина Борисівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2015 р. Дисертацію присвячено розробці енергоощадної технології фарфору електро-технічного призначення на основі вітчизняної пірофілітової та польовошпатової сировини. При проектуванні складів низькотемпературного електрофарфору використані результати мікрорівневого моделювання поведінки матеріалу при механічних навантаженнях та фізико-хімічних досліджень композицій, що належать елементарному тетраедру A₃S₂–NAS₆–KAS₆–S системи Na₂O–K₂O–Al₂O₃–SiO₂. Область композицій для розробки фарфору з температурою випалу 1200 °С обмежена вмістом компонентів, мас. %: SiO₂ 55÷65, Al₂O₃ 20÷45, K₂O 2÷4, Na₂O 2÷4. Встановлено, що для інтенсифікації спікання та фазоутворення електрофарфору при зниженій температурі випалу необхідним є використання комплексних плавнів та мінералізуючих добавок. На основі досліджень складу та властивостей вітчизняних та зарубіжних польовошпатових і пірофілітових матеріалів обґрунтовано вибір сировини для виробництва низькотемпературного електрофарфору. Встановлено фізико-хімічні закономірності формування низькотемпературного електрофарфору та отримані математичні моделі залежностей його властивостей від складу мас. Розроблено склади і технологічні параметри виготовлення низько-температурного електрофарфору з комплексом високих електрофізичних та механічних властивостей (пробивна напруга Епр = 30 кВ∙мм¯¹, питомий об'ємний електроопір ρV20°С = 4,1·10¹⁴ Ом·см, тангенс кута діелектричних втрат tg δ ·10³= 12,1, міцність на розрив ζрозр = 31 МПа).