6295504694

du i sposobu wypalania, nabiera cech swoistych, które wyrażają się ujemnymi wartościami współczynnika a (czyli skurczliwością podczas ogrzewania) w zakresie pomiaru do 200-300°C. Przy dalszym ogrzewaniu, do 400-500°C, wartości a zmieniają się na dodatnie, ale niewiele tylko przekraczające poziom zerowy. W sumie, średnią rozszerzalność tych materiałów w zakresie temperatur do poziomu czerwonego żaru można określić jako przeciętnie zerową, lub „okołozerową”. Zachowanie tego rodzaju jest znane, jak dotąd, tylko w przypadku bardzo nielicznej grupy substancji krystalicznych o silnie anizotropowej budowie kryształów. Oprócz wspomnianej już w punkcie 1 nieogniotrwałej ceramiki spodumenowej (opartej na glinokrzemianach litu), należą tu niektóre związki wskazane w porównawczym zestawieniu według [11], w tabeli 2. Przyczyną ich ogólnie małej rozszerzalności cieplnej jest ujemna wartość a w jednym z kierunków krystalograficznych. Zapewne wytłumaczenie takie dotyczy także zachowania się dwuglinianu wapniowego, któiy można zatem uznać za nowy, nie opisany dotychczas przypadek tej osobliwej cechy struktury krystalicznej - a jedyny, który łączy „okołozerową” rozszerzalność z walorem ogniotrwałości i stabilności w temperaturach eksploatacji.

Tab. 2. Współczynniki rozszerzalności cieplnej (dfl0⁶/°C) niektórych kryształów silnie anizotropowych w porównaniu z krzemianami ogniotrwałymi: mulitem i cyrkonem [11]

Przy ogrzewaniu próbek o okołozerowej porowatości powyżej około 500°C (którą to temperaturę można kojarzyć [11] z tzw. temperaturą charakterystyczną Debye’a 0_D), wartości a znacząco wzrastają, ponad wartość typową dla szkła kwarcowego (około 0,510⁶); nadal jednak pozostają one bardzo niskie w porównaniu ze wszystkimi innymi materiałami o budowie krystalicznej.

W dalszej serii doświadczeń stwierdzono, że jest możliwe opracowanie kilku, nieco różniących się od siebie, wariantów otrzymywania materiałów o okołozerowej rozszerzalności opartych na dwuglinianie wapniowym. Na rysunku 6 przedstawiono przykładowo zmiany wartości a kilku próbek tej serii w czasie ogrzewania do 500°C. Materiały te, po spieczeniu w wysokiej temperaturze, mogą być przeznaczone zarówno na ziarniste składniki mas monolitycznych, jak i do wykonania kształtek ogniotrwałych.

Rys. 6. Krzywe ukazujące średnie współczynniki rozszerzalności cieplnej a próbek w zakresach temperatur do 500°C dla kilku wariantów próbek o „okołozerowej” rozszerzalności (w porównaniu z typowymi zakresami danych dla wyrobów kordierytowych i szkła kwarcowego) 5. Perspektywy

Głównymi walorami nowo opracowanych materiałów są: możliwość instalowania fragmentów obmurzy bez dyla-tacji i/lub zapraw, znakomita odporność na naprężenia cieplne oraz bezkrzemianowy charakter chemiczny - ważny w aspekcie rozmaitych oddziaływań korozyjnych. Oprócz opisanych poprzednio wariantów składu, godne uwagi są perspektywy rozwoju kompozytów typu CA₂/MgO. Peryklaz nie jest wprawdzie współtrwały z dwuglinianem Ca tak jak spinel, ale reakcja zachodząca w wysokich temperaturach na styku tych dwu faz nie ma charakteru niszczącego i prowadzi częściowo do utworzenia się korzystnej otoczki spinelu wokół ziaren klinkieru magnezjowego:

Ca02AI₂0, + MgO = CaOAljO, + MgO A1₂0₃.

Wypróbowano dotąd [8] szereg wariantów kompozytów z udziałem 25% i 50% ziarnistego składnika MgO (frakcji 0,2-1 mm i 0,5-2 mm), również z dodatkami 5-10% A1₂Oj pobudzającymi odtworzenie dwuglinianu Ca z powstającego w wyniku wskazanej reakcji monoglinia-nu (o temperaturze topnienia około 1605°C). Zakres wartości procentowej rozszerzalności cieplnej głównej serii próbek kompozytów MgO/CA₂ przedstawiono w postaci pasma na rysunku 7. Jego położenie na wykresie

ale nr 3/2000

Ceramika - Materiały Ogr.