6295504693

Tab. 1. Dane wyliczone z wyników pomiarów współczynników a ukazujące występowanie „efektu tłumienia” w niektórych kompozytach o „bimodalnej” konfiguracji rozkładu wymiarów ziaren (objaśnienia w tekście)

wartości obu składników „bimodalnej” mikrostruktury. W wysokich temperaturach, w czasie wypalania, ciśnienie wywierane na osnowę wskutek znacznie silniejszego rozszerzania się ziaren ulega relaksacji dzięki znanemu zjawisku piroplastyczności; w tym stanie ziarna przylegają ściśle do otaczającej je osnowy CA2. Spojenia ziar-no/osnowa muszą słabnąć podczas ostygania próbek, zwłaszcza poniżej temperatury piroplastyczności; w konsekwencji, wystąpi tendencja do odrywania się silnie kurczących się ziaren od prawie nie kurczącej się osnowy. Natomiast w miejscach, gdzie spojenia są szczególnie silne, pękaniu mogą podlegać same ziarna (o ile są dość słabo spieczone, jak na przykład w przypadku syntetycznego CaZrOj). Tak zatem, po ostygnięciu wypalonych „bimodalnych” próbek, ich mikrostruktura powinna wykazywać charakterystyczne szczeliny - „szpary rozdarcia” - układające się wokół i wzdłuż granic ziaren, a także niekiedy w poprzek ich dłuższych osi. Istotnie, liczne tego typu szpary zaobserwowano w próbkach badanych kompozytów (rys. 5).

W toku pomiarów współczynnika rozszerzalności takich materiałów, w miarę ich ogrzewania, istniejące w ich mikrostrukturze szpary powinny częściowo absorbować rozszerzanie się ziaren i w ten sposób zmniejszać (tłumić”) oczekiwane, zgodnie z wartością a osnowy, zwiększanie się zewnętrznych wymiarów próbek. Zgodnie z takim rozumowaniem, opisane efekty będą ujawniać się najwyraźniej przy pomiarach w niższych zakresach temperatury (na przykład do 200°C). Natomiast po ogrzaniu do wyższej temperatury (na przykład 900°C) „szpary rozdarcia” mogą już ulec zmniejszeniu przez rozszerzające się ziarna, co sprzyja zanikaniu efektu tłumienia rozszerzalności. Przewidywania te znajdują potwierdzenie w danych doświadczalnych, których część przedstawiono na rysunku 4 i w tabeli I. Warto też dodać, że największej intensywności tworzenia się „szpar rozdarcia” należy oczekiwać (zgodnie z przybliżonym szacunkiem) przy dużej różnicy współczynników a ziaren i osnowy, przy zawartości objętościowej tych pierwszych 20-30%. To również jest do pewnego stopnia zgodne ze składem kompozytów wykazujących najdobitniej opisywany efekt.

Rys. 5. Mikrostruktury „bimodalnych” kompozytów ukazujące „szpary rozdarcia” powstające w czasie ostygania próbek po wypaleniu dookoła i w poprzek izolowanych ziaren osadzonych w osnowie CA₂. Światło odbite, x50; a) 70CA₂/30CZ 0,09-0,5 mm; b) 75CA2/25MgO 0,2-I,0 mm

4. Opracowanie materiałów o „okolozerowej” rozszerzalności cieplnej

W zachowaniu się kompozytów na osnowie CA₂ z udziałem klinkieru magnezjowego jako składnika ziarnistego wystąpił jeszcze jeden nieoczekiwany efekt, któremu można przypisać rangę odkrycia zarówno z punktu widzenia nauki o materiałach, jak i technologii. Mikrostruktura pewnej grupy materiałów opartych na CaAU07, otrzymywana przy zachowaniu szczególnych reguł skła-

86 Ceramika - Materiały Ogniotrwałe nr 3/2000