Наукове обґрунтування доцільності використання припоїв на основі евтектичних складових трикомпонентних силікатних систем для виготовлення складнопрофільних та великогабаритних виробів. Дослідження термомеханічних властивостей спаїв корундової кераміки.
Аннотация к работе
Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук РОЗРОБКА ПРИПОЇВ НА ОСНОВІ СИСТЕМ CAO-Al2O3-SIO2, BAO-Al2O3-SIO2, MNO-Al2O3-SIO2 ДЛЯ ПАЙКИ ВИСОКОЧИСТОЇ КОРУНДОВОЇ КЕРАМІКИРобота виконана у ВАТ "Український науково-дослідний інститут вогнетривів імені А.С. Бережного" Міністерства промислової політики України, м. Науковий керівник: Криворучко Павло Петрович, кандидат технічних наук, ВАТ "Український науково-дослідний інститут вогнетривів імені А.С. Бережного", завідувач лабораторії технології виробництва та застосування корундових, хромоксидних вогнетривів, кераміки, їх механічної обробки та виробів для МБЛЗ. Офіційні опоненти: Брагіна Людмила Лазарівна, доктор технічних наук, професор, Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", професор кафедри технології кераміки, вогнетривів, скла та емалей;Відсутність на даний час наукових принципів виготовлення припоїв, здатних кристалізуватися з утворенням структури ситалу і пайки ними високочистої корундової кераміки разом з необхідністю виготовлення складнопрофільних та великогабаритних виробів визначають актуальність даної роботи. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі: - вибрати склади припоїв, проаналізувати змочування ними поверхні високочистої корундової кераміки для визначення їх адгезійних характеристик і можливості подальшого використання у якості припоїв; дослідити термічне розширення складів припоїв до і після їх кристалізації у порівнянні з розширенням високочистої корундової кераміки для встановлення типу можливих напружень в спаї; Обєкт досліджень - кристалізація припоїв та процеси їх взаємодії з високочистою корундовою керамікою у процесі пайки, які призводять до утворення якісного паяного зєднання кераміки. Наукова новизна одержаних результатів виконаної роботи полягає у тому, що здобувачем вперше: - за розрахунками роботи адгезії розплавів евтектичних складів на основі систем CAO-Al2O3-SIO2, BAO-Al2O3-SIO2, MNO-Al2O3-SIO2 до високочистої корундової кераміки доведено, що в процесі змочування між ними відбувається хімічна взаємодія, яка визначає можливість використання цих евтектичних складів у якості припоїв для пайки корундової кераміки;Аналізом літератури та систем, у яких утворюються матеріали з дрібнокристалічною структурою встановлено, що евтектичні склади на основі трикомпонентних силікатних систем CAO-Al2O3-SIO2, BAO-Al2O3-SIO2 та MNO-Al2O3-SIO2 є перспективними для використання їх у якості припоїв для пайки високочистої корундової кераміки. Аналіз літератури показав доцільність розробки припоїв для пайки високочистої корундової кераміки з метою отримання складнопрофільних та крупногабаритних виробів, що обумовило необхідність проведення досліджень мікроструктури припоїв, процесів, що відбуваються на міжфазній межі кераміка - припій, та впливу технологічних параметрів пайки на властивості спаїв. припій евтектична силікатна кераміка Для встановлення фаз, які утворюються під час термообробки припоїв та вивчення мікроструктури припоїв застосовували рентгенівський дифрактометр ДРОН-1,5 та мікроскоп просвічуючого типу ЕМВ-100 АК. Величини роботи адгезії свідчать, що між розплавами евтектичних складів та керамікою відбувається хімічна взаємодія і, таким чином, ці склади можливо застосовувати як припої для пайки високочистої корундової кераміки. Проведені дослідження показали, що термічне розширення припоїв менше, ніж у високочистої корундової кераміки, виключенням був припій В 1, термічне розширення якого більше термічного розширення високочистої корундової кераміки.Встановлено, що евтектичні склади на основі систем CAO-Al2O3-SIO2, BAO-Al2O3-SIO2, MNO-Al2O3-SIO2 можливо застосовувати як припої для пайки високочистої корундової кераміки, бо вони відповідають вимогам, які предявляють до припоїв - змочують кераміку (q=10-20° при 1450°С) та, за розрахунками роботи адгезії (52,6-57,7 КДЖ/моль), хімічно з нею взаємодіють. Встановлено залежність утворення склокристалічної структури ситалу у припоях від хімічного складу скла припою, температурно-часових режимів пайки, а також типу та кількості каталізаторів кристалізації TIO2 і ZRO2, у результаті чого виявлено особливості отримання такої структури та її позитивний вплив на властивості паяних сполук. На підставі дослідження взаємодії припоїв з високочистою корундовою керамікою встановлено формування перехідного шару за рахунок дифузії елементів припоїв Ca, Ba, Mn, Si в кераміку. Результати досліджень розчинення кераміки в розплавах припоїв підтвердили проходження дифузійних процесів при їх взаємодії, а також визначили, що з керамікою більш активно взаємодіють припої на основі кальцієвої та марганцевої систем. Петрографічні дослідження межі розділу припій - кераміка показали утворення розвиненого рельєфу поверхні кераміки при взаємодії з припоями на основі цих систем.