Вивчення технологічних параметрів отримання цельзіанової та славсонітової керамики за одностадійною технологією

Abstract

На основі системи RO–Al₂O₃–SiO₂ отримують радіопрозорі керамічні матеріали кордієритового, цельзіанового та анортитового складу, які володіють низькими діелектричними характеристиками. Таким вимогам відповідає одна з основних фаз системи BaO–Al2O₃–SiO₂ – цельзіан (BaAl₂Si₂O₈), температура плавлення якого складає 1740 °C, а початок активного утворення фази відбувається за температури обробки від 1300 °C, а також одна з основних фаз системи SrO–Al2O₃–SiO₂ – славсоніт (SrAl₂Si₂O₈), який зазнає конгруентного плавлення за температури 1765 °C, а початок активного утворення фази відбувається за температури обробки від 1400 °C. Мета роботи – вивчення технологічних параметрів отримання цельзіанової та славсонітової кераміки за одностадійною технологією. Відповідно до субсолідусної будови трикомпонентної системи RO–Al₂O₃–SiO₂ (RO = ВаО, SrO), синтез необхідних фаз доцільно проводити з чистої сировини та, враховуючи наявність домішок, що погіршують діелектричні характеристики, синтез необхідних кристалічних фаз проведено з технічної сировини. Фігуративні точки складів обраних сполук відповідають їх стехіометричному складу (для славсоніту, мас. %: SrO – 31,99; Al₂O₃ – 30,93; SiO₂ – 37,08; для цельзіану, мас. %: BaO – 40,85; Al₂O₃ – 27,17; SiO₂ – 31,98). Встановлено, що фізичні характеристики отриманих зразків, покращуються з підвищенням температури випалу на 100 °С, однак далекі від бажаного рівня. Діелектричні характеристики отриманих матеріалів знаходяться в межах вимог, що висуваються до радіопрозорих матеріалів. Враховуючи досліджені фізичні властивості та отримані рентгенограми випалених зразків з метою отримання щільноспеченого матеріалу вирішено модельні композиції досліджувати з додаванням інтенсифікуючих добавок та вивчити їх вплив на властивості випалених зразків.

On the basis of the RO–Al₂O₃–SiO₂ system, radiotransparent ceramic materials of cordierite, celsian, and anorthite composition, which have low dielectric characteristics, are obtained. These requirements are met by one of the main phases of the BaO–Al₂O₃–SiO₂ system – celsian (BaAl₂Si₂O₈), the melting point of which is 1740 °C, and the beginning of active phase formation occurs at a processing temperature of 1300 °C, as well as one of the main phases of the SrO–Al₂O₃–SiO₂ is slavsonite (SrAl₂Si₂O₈), which undergoes congruent melting at a temperature of 1765 °C, and the beginning of active phase formation occurs at a processing temperature of 1400 °C. The purpose of the work is to study the technological parameters of obtaining celsian and slavsonite ceramics by one-stage technology. According to the subsolidus structure of the three-сomponent system RO–Al₂O₃–SiO₂ (RO = ВаО, SrO), it is advisable to synthesize the necessary phases from pure raw materials and, taking into account the presence of impurities that impair the dielectric characteristics, the synthesis of the necessary crystalline phases is carried out from technical raw materials. Figurative points of the compositions of the selected compounds correspond to their stoichiometric composition (for slavsonite, wt. %: SrO – 31,99; Al₂O₃ – 30,93; SiO₂ – 37,08; for celsian, wt. %: BaO – 40,85; Al₂O₃ – 27,17; SiO₂ – 31,98). It was established that the physical characteristics of the obtained samples improve with an increase in the firing temperature by 100 °C, but they are far from the desired level. The dielectric characteristics of the obtained materials are within the requirements for radiotransparent materials. Taking into account the investigated physical properties and the obtained radiographs of fired samples in order to obtain a densely sintered material, it was decided to investigate model compositions with the addition of intensifying additives and to study their influence on the properties of fired samples.