1994/95 |
Laboratorium Inżynierii materiałowej. |
||
Nr ćwiczenia 5 |
Temat: Badanie zjawisk zwilżania w ceramice. |
||
wydz. Mechaniczny kier. IZK grupa 6 |
Artur Grynkiewicz Krzysztof Bryła |
||
Data wykonania ćwiczenia |
OCENA |
DATA ZALICZENIA ĆWICZENIA |
PODPIS PROWADZĄCEGO |
1995.03.30 |
|
|
|
Cel ćwiczenia:
Przeprowadzone przez nas ćwiczenie miało na celu określenie zmian kąta Θ
w zależności od temperatury. Wykonać mieliśmy to na podstawie:
- schematu poszczególnych etapów formowania się kropli szkliwa,
- graficznej zależności zmiany kąta granicznego zwilżania od temperatury;
opracowanych z otrzymanych przez nas wyników pomiarów.
W procesach powstawania czerepu ceramicznego podstawowym zjawiskiem jest spiekanie składników masy w odpowiedniej temperaturze. Podczas wypalania w większości czerepów ceramicznych występują duże ilości fazy ciekłej.
Każdy czerep ceramiczny można traktować jak układ ciecz - ciało stałe, w którym cząstki fazy stałej otacza faza ciekła. Wynika stąd, że powierzchnia na granicy fazy ciekłej i stałej jest w warunkach subtelnego zmielenia bardzo silnie rozwinięta i w związku z tym zjawiska powierzchniowe mają ogromne znaczenie. Zachowanie się tego układu wyrobu są uwarunkowane w dużym stopniu zwilżalnością ciała stałego przez ciecz.
Miarą zwilżalności ciał stałych przez ciecze jest kąt zwilżania Θ. Kropla cieczy umieszczona na poziomej powierzchni ciała nie zwilża go, lecz zachowuje swój kształt, tworząc pewien kąt zetknięcia między fazami ciekłą i stałą.
Przebieg ćwiczenia:
Podczas ćwiczenia używaliśmy próbki szkliwa, tzw. porcelany przemysłowej.
Umieszczona była ona w piecu, a my obserwowaliśmy zmiany jej kształtów i wymiarów w zakresie temperatur od 1040° do 1270°C. Zachodzące zmiany obserwowaliśmy na ekranie monitora mierząc wartości.
Obraz próbki na ekranie był powiększony 45 krotnie.
Obliczenia:
Do tabeli pomiarowej wpisywaliśmy dla każdego pomiaru następujące wielkości:
- temperaturę przy której dokonywaliśmy pomiaru,
- zmierzoną wartość wysokości próbki,
- zmierzoną wartość średnicy próbki,
- obliczoną wartość rzeczywistą wysokości próbki,
- obliczoną wartość rzeczywistą szerokości próbki,
- obliczoną z poniższego wzoru wartość kąta Θ/2,
- obliczoną z poniższego wzoru wartość kąta Θ.
gdzie: h - wysokość próbki
Φ - jej średnica
Lp. |
Temp. t |
Wysokość h |
Średnica Φ |
Wysokość rzeczyw. |
Średnica rzeczyw. |
|
Θ |
|
°C |
cm |
cm |
mm |
mm |
° |
° |
1 |
1040 |
14.3 |
13 |
3.18 |
2.9 |
- |
- |
2 |
1060 |
14.3 |
13 |
3.18 |
2.9 |
- |
- |
3 |
1080 |
12 |
11 |
2.7 |
2.4 |
- |
- |
4 |
1100 |
11 |
10.5 |
2.4 |
2.3 |
- |
- |
5 |
1120 |
10 |
13 |
2.2 |
2.9 |
57 |
114 |
6 |
1140 |
9.5 |
13.5 |
2.1 |
3 |
54 |
108 |
7 |
1160 |
9.4 |
14.5 |
2.08 |
3.2 |
52 |
104 |
8 |
1180 |
9 |
15 |
2 |
3.3 |
50 |
100 |
9 |
1200 |
8.5 |
17 |
1.9 |
3.8 |
45 |
90 |
10 |
1220 |
7.8 |
19.2 |
1.73 |
4.3 |
39 |
78 |
11 |
1240 |
6.5 |
21 |
1.44 |
4.7 |
32 |
64 |
12 |
1260 |
6 |
24 |
1.3 |
5.3 |
27 |
54 |
13 |
1270 |
5.5 |
28 |
1.2 |
6.2 |
22 |
44 |
Kąty zwilżania obliczaliśmy dopiero od pomiaru piątego, ponieważ wcześniej kształt próbki był prostokątny i nie moglibyśmy zastosować naszego wzoru.
Wnioski:
Kąt zwilżania zmienia swoją wartość prawie liniowo i wraz z tą zmianą następuje zmiana kształtu próbki. Do temperatury ok. 1060°C próbka nie zmienia ani kształtu ani wymiarów, natomiast wraz z jej wzrostem zmniejsza się jej wysokość, zwiększa średnica, a więc kąt zwilżania maleje.