Билет 16

1. Старение материалов — медленное самопроизвольное необратимое изменение свойств материалов. Старение происходит под действием теплового движения молекул и атомов, светового и иного излучения, механических воздействий, гравитационных и магнитных полей и других факторов. В результате материал переходит в более равновесное состояние. В экономике считается вредным процессом, так как свойства материала с течением времени отклоняются от спроектированных, обычно в худшую сторону.

Старение происходит, как правило, в твёрдых телах, полимерах и жидких смесях. В газах и низкомолекулярных чистых жидкостях старения не происходит из-за того, что они крайне быстро приходят в термодинамическое равновесие.

Основные виды старения:

Механическое старение металлов в основном связано с диффузией атомов металла. Особое значение имеет старение стали.

Магнитное старение приводит к постепенному изменению магнитных свойств под действием переменных магнитных полей, температурных перепадов, вибрации и иных факторов.

Старение коллоидных систем имеет много проявлений, среди которых известны коагуляция, коалесценция, седиментация, синерезис и рекристаллизация.

Старение полимеров — это деструкция макромолекул (либо, наоборот, их сшивание) под действием тепла, излучений, воды, воздуха и других факторов.

Чтобы изготавливаемый материал имел стабильные свойства, нередко применяют искусственное старение.

2. Глинозёмистый цемент. Состав, свойства и области применения.

Сырьевыми материалами для производства керамических изделий являются каолины (состоящие в основном из минерала каолинита Al₂O₃ 2SiO₂2Н₂О) и глины, применяемые в чистом виде и в смеси с добавками (отощающими, пластифицирующими, порообразующими, плавнями, глазурями и ангобами).

Глины – осадочные горные породы, способные образовывать с водой пластичное тесто, которое после обжига необратимо переходит в камневидное состояние.

Состав глин довольно сложен. Различают след группы минералов:

1. Каолинитовые (каолинит Al₂O₃ 2SiO₂2Н₂О и галлуазит Al₂O₃ 2SiO₂4Н₂О)

2. Монтмарилланитовые (монтмарилланит Al₂O₃ 2SiO₂ nН₂О и бейделит Al₂O₃ 3SiO₂ nН₂О)

3. Гидрослюдистые (являются продуктом гидратации слюд)

Включение кальцита СаСО₃ является причиной дутиков и трещин в керамических изделиях, а примесь оксида железа Fe₂O₃ – красноватой окраски. Частицы, слагающие глины и каолины имеют размер менее 0,005мм.

Свойства:

Пластичность – свойство глинистого теста деформироваться под влиянием внешних механических нагрузок без нарушения сплошности.

Связующая способность – характеризуется возможностью связывать частицы непластичных материалов (шамот, песок, зола ТЭС) и образовывать при высыхании достаточно прочное изделие, называемое сырцом.

Воздушная и огневая усадки проявляются в уменьшении размеров сырца при сушке и обжиге (воздушная→уменьшение толщины водных оболочек вокруг глинистых частиц; огневая→удаление химически связанной воды и расплавление легкоплавких составляющих глины).

Обжиг изделия производится до спекания керамической массы, при которой глина переходит в камневидное состояние.

1. при повышении t до 120С удаляется свободная вода

2. при повышении t до 450-600С удаляется химически связанная вода (из каолинита Al₂O₃ 2SiO₂2Н₂О) с образованием минерала метакаолинита Al₂O₃ 2SiO₂

3. при повышении t до 700-800С метакаолинит диссоциирует на оксиды Al₂O₃ и SiO₂

4. при дальнейшем повышении t (выше 900С) образуются новые минералы, например муллит 3Al₂O₃ 2SiO₂, который обеспечивает водостойкость, термостойкость и прочность получившегося керамического изделия + происходит расплавление некоторых вновь образовавшихся легкоплавких составляющих глин, которые, застывая, цементируют и упрочняют керамические изделия.