5217957749

owych

wytrzymałościowe i niższą rozszerzalność cieplną rzutującą na OWT tworzyw azotkowych w zestawieniu z ceramiką z czystego AI2O3.

Przedstawione tworzywa mają zastosowanie jako mało gabarytowe elementy o bardzo zróżnicowanym przeznaczeniu począwszy od elementów skrawających (AI2O3, SiC, Si₃04), poprzez rury, tygle i osłony do termopar, kończąc na elementach endoprotez (AI2O3).

W „Corrosion Resistance of Technical Ceramics” podano odporność tworzyw ceramicznych (m.in. AI2O3, mulit SiC, A1N, ZrC>2_? Si₃04) w kontakcie ze stopionymi metalami [1]. Brakuje informacji na temat odporności tworzyw sialonowych. Hartley [2] podaje, że tygle sialonowe nie reagują z glinem i miedzią do 1 200°C. W czystym żelazie i surówce nie reagują do 1 600°C i zachowują się lepiej niż prasowany na gorąco azotek krzemu; w stosunku do stałi miękkiej do 1 650°C i nierdzewnej do 1 600°C [2, 3].

W Instytucie Materiałów Ogniotrwałych opracowano technologię otrzymywania tworzyw sialonowych poprzez azotowanie kaolinu w obecności węgla i następnie bezciśnieniowe spiekanie otrzymanych proszków oraz przez azotowanie mieszanin krzemowo-glinowych w metodzie reakcyjnego wiązania.

Celem przeprowadzonej pracy było określenie możliwości stosowania opracowanych materiałów sialonowych w przemyśle metali nieżelaznych, a szczególnie dla celów jubilerskich oraz w hutnictwie aluminium i miedzi.

W doborze tworzyw do odpowiednich procesów metalurgicznych rozpatruje się parametry:

•    maksymalną temperaturę stosowania uwzględniającą własności samego materiału w różnych warunkach pracy,

•    wzajemne oddziaływania ceramika-stop,

•    zwilżalność (kąt zwilżania).

W niniejszej pracy badano kąt zwilżania tworzyw sialonowych przez stopione złoto i srebro oraz zmiany w mikrostrukturze tych tworzyw spowodowane kontaktem z ciekłym glinem i miedzią. Do badań wytypowano próbki tworzyw sialonowych otrzymywane metodą reakcyjnego wiązania. Skład fazowy otrzymywanych tworzyw oraz

Tab. 2. Skład fazowy tworzyw sialonowych

Stopień podstawienia, X	Zawartość azotu, % wag.	Skład fazowy
		[3-sialon	a-sialon	Ab03	Si'^1	ScC'^1
0	37,1	17,1	84,5	0	0	4,9
0,5	34,9	75,7	17,6	0	1,8	5,6 7
1,5	28,5	88,3	0	4,4	0	4,7
2,5	24,8	81,6	0	11	0	4,96
OJ	32,23	79.38 t	10,1	0	0.6	4.5

^x> oznaczano metodą klasycznej analizy chemicznej

ich podstawowe własności przedstawiono w tabelach 2 i 3.

Tab. 3. Własności stosowanych w badaniach tworzyw

Nr pró- by	Stopień podstawienia X	Gęstość g/cm^3	Porowa tość otwarta, %	Wytrzymałość na ściskanie, MPa	Początek zmian w mikroskopie wysokotemperaturowym
1	0	2,31 -2,6	13,2-23,1	450	1 600° b.z. (Ar)
2	0,5	2,34-2,51	17,7-21,2	260	1 500° w powietrzu
					- bez zmian
3	1,5	2,45	17,9-19	306	powietrze 1 525° -pierwsze pęcherzy-
4	2,5	2,45	17,7	284	ki gazu 1 585° (Ar)
5	OJ	2,3-2,6	13-24	no	no

Na wytypowanych próbkach przeprowadzono:

-    badania kąta zwilżalności przez stopione srebro i złoto w mikroskopie wysokotemperatorowym,

-badania korozji tworzyw sialonowych przez stopiony

glin,

-    badania korozji przez stopioną miedź.

Badania kąta zwilżania tworzyw srebro i złoto

Srebro i złoto jako metale szlachetne nie powinny reagować z tworzywami sialonowymi; ewentualna korozja tych tworzyw może zachodzić w wyniku penetracji ciekłego metalu w głąb tworzywa, co jest uzależnione od napięcia powierzchniowego (zwilżalności) i wielkości porów w tworzywie. Dlatego w wypadku tych metali badania ograniczono do pomiaru kąta zwilżania tworzyw sialonowych przez ciekłe metale.

Badania kąta zwilżania prowadzono w mikroskopie wysokotemperaturowym na wyciętych płytkach sialonowych w atmosferze powietrza, poczynając od temperatur bliskich temperaturze topnienia metalu. Zależności kąta zwilżania od temperatury dla sialonów o różnym stopniu podstawienia x przedstawiono na rysunkach 1 i 2. Z rysunków tych widać, że wszystkie tworzywa charakteryzują się wysokim kątem zwilżania, powyżej 110°. Kąt zwilżania maleje ze wzrostem temperatury. Najwyższym kątem zwilżania charakteryzują się sialony o stopniu podstawienia x=l, blisko 150° w wypadku kontaktu ze złotem, najniższym sialony o jc=2,5. W wypadku złota kąt zwilżania nieznacznie maleje ze wzrostem temperatury. Bardziej maleje w wypadku stopionego srebra; dla sialonów o stopniu podstawienia jc=1; 1,5 w temperaturach 1 000-1 060°C wynosi i tak około 120°.

Wysoki kąt zwilżania predystynuje tworzywa sialonowe do zastosowań w przemyśle jubilerskim. W badaniach stosowania tygli sialonowych do topienia srebra stwierdzono, że tworzywo to jest również odporne na żużel pochodzący z zanieczyszczeń w surowcu.

4 Ceramika - Materiały Ogniotrwałe nr 1/98