Фізико–хімічні основи створення спеціальних цементів в системі BaO–Al2O3–Fe2O3–SiO2 - Автореферат

Спеціальність 05.17.11 - Технологія тугоплавких неметалічних матеріалів Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наукРобота виконана на кафедрі технології кераміки, вогнетривів, скла та емалей Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут” Науковий консультант:доктор технічних наук, професор Свідерський Валентин Анатолійович, Національний технічний університет України Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Захист відбудеться “16 ”грудня 2004 р. о 1200 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.050.03 у Національному технічному університеті “Харківський політехнічний інститут” за адресою: 61002, м.У звязку з вищевикладеним проблема створення вітчизняних поліфункціональних високоміцних, жаро-та корозійностійких, радіаційностійких цементів нового класу і бетонів на їх основі, які застосовуються для будівельних конструкцій обєктів атомної енергетики і ядерних установок є актуальною. Ретельний аналіз двокомпонентних барійвміщуючих систем показав постає необхідним дослідження будови три-та чотирикомпонентних барійвміщуючих систем, які містять оксиди барію, заліза кремнію та алюмінію, а також можливість утворення бінарних і потрійних сполук з унікальними властивостями (високий коефіцієнт масового поглинання гамма-випромінювання, жаростійкість при високій щільності, механічній міцності та корозійній стійкості), що складають основу нового класу барійвмісних цементів поліфункціонального призначення. установити особливості механізму твердіння, процесів гідратації та формування структури цементного каменю барійвмісних цементів нового класу; здійснити перевірку та випробування розроблених спеціальних барійвмісних цементів нового класу і бетонів на їх основі, а також впровадити результати роботи у виробництво та навчальний процес. Вперше отримано такі результати: - теоретично обґрунтовано можливість створення нового класу барійвмісних цементів, яка базується на прогнозуванні необхідних комбінацій фаз з урахуванням фундаментальних законів термодинаміки в прикладному застосуванні до фазових рівноваг багатокомпонентної оксидної системи ВАО-Al2O3-Fe2O3-SIO2 у субсолідусній області;Таким чином, перспективним напрямком у сучасному матеріалознавстві є створення вітчизняних спеціальних цементів нового класу поліфункціонального призначення з комплексом заданих властивостей на основі композицій системи ВАО-Al2O3-Fe2O3-SIO2, яка містить бінарні та потрійні сполуки з високою молекулярною масою, значними характеристиками коефіцієнту масового поглинання гама-випромінювання та механічною міцністю; однак створення таких цементів неможливе, тому що в літературі відсутні відомості стосовно будови барійвмісних систем. Узагальнення літературних даних щодо будови систем дозволило встановити, що потрійні системи ВАО-Al2O3-Fe2O3 та ВАО-Al2O3-SIO2 вивчено недостатньо в області, яка багата оксидом барію, а дослідження системи ВАО-Fe2O3-SIO2 та чотирикомпонентної системи ВАО-Al2O3-Fe2O3-SIO2 не проводились, що викликає значні труднощі в створенні теоретичної концепції щодо отримання нового класу спеціальних цементів на основі барійвмісних систем. У третьому розділі представлено теоретичні дослідження субсолідусної будови чотирикомпонентної системи ВАО-Al2O3-Fe2O3-SIO2 та потрійних барійвмісних підсистем ВАО-Al2O3-Fe2O3, BAO-Al2O3-SIO2 та ВАО-Fe2O3-SIO2 , які входять до її складу, з метою теоретичного обґрунтування можливості прогнозування синтезу фаз в заданій комбінацій та створення на їх основі нового класу спеціальних цементів поліфункціонального призначення. Експериментально встановлено наявність конод у системі BAO-Al2O3-SIO2: BAAL2Si2O8-SIO2; у системі BAO-Al2O3-Fe2O3: BAAL12O19-Fe2O3, BAFE12O19-BAAL2O4, Ba2Fe2O5-BAAL2O4, BAAL2O4-Ba3Fe2O6; у системі BAO-Fe2O3-SIO2: Ba3SIO5-Ba3Fe2O6, Ba2SIO4-Ba3Fe2O6, Ba2SIO4-Ba2Fe2O5, Ba2SIO4-BAFE2O4, BASIO3-BAFE2O4, BASIO3-Ba3Fe6Si2O16, BASIO3-Ba4Fe2Si4O15, Ba3Fe6Si2O16-Ba4Fe2Si4O15, Ba2Si3O8-Ba4Fe2Si4O15, Ba3Fe6Si2O16-Ba2Si3O8, Ba3Fe6Si2O16-Ba5Si8O21, Ba3Fe6Si2O16-Ba3Si5O13, Ba3Fe6Si2O16-BASI2O5, Ba3Fe6Si2O16-SIO2, Ba3Fe6Si2O16-Fe2O3, BAFE12O19-Ba3Fe6Si2O16, BAFE2O4-Ba3Fe6Si2O16; та у системі BAO-Al2O3-Fe2O3-SIO2 наявність трикутників: BAAL2O4-Ba2Fe2O5-Ba3Fe2O6; BAAL2O4-Ba2Fe2O5-Ba2SIO4; BAAL2O4-Ba2Fe2O5-BAFE2O4; BAAL2O4-Ba2SIO4-Ba3Al2O6; Ba2Fe2O5-Ba2SIO4-BAFE2O4; і тетраедра BAAL2O4-Ba2Fe2O5-Ba2SIO4-BAFE2O4. Визначено оптимальні підсистеми перспективні з точки зору одержання нового класу спеціальних цементів поліфункціонального призначення з високими експлуатаційними характеристиками, : у системі BAO-Al2O3-SIO2 - переріз BAAL2O4 - Ba3Al2O6 - Ba2SIO4; у системі BAO - Al2O3-Fe2O3 - переріз BAAL2O4-Ba3Fe2O6-BAFE2O4; у системі BAO-Fe2O3-SIO2 - переріз Ba2SIO4-Ba2Fe2O5 - BAFE2O4; у чотирикомпонентній системі BAO - Al2O3 - Fe2O3 - SIO2 - переріз BAAL2O4-Ba2SIO4 - Ba2Fe2O5.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ