Кафедра хімічних технологій кераміки, скла та біомедичних матеріалів (ХТКС та БМ)

Permanent URI for this communityhttps://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/20352

ENG: Department of Chemical Technologies of Ceramics, Glass and Biomedical Materials

Browse

Now showing 1 - 5 of 5

Радіопрозора кераміка зі зниженими температурами випалу на основі системи RO (MgO, BaO) – Al2O3 – SiO2
(ННІ «УДХТУ», Український державний університет науки і технологій, 2024) Калішенко, Юлія Русланівна
UKR: Дисертація спрямована на розробку хімічних і речовинних складів та створення фізико-хімічних основ енергозберігаючої технології виробництва радіопрозорих керамічних матеріалів кордієритового і цельзіанового складу з регульованою мікроструктурою і фазовим складом, які володіють комплексом спеціальних властивостей і використовуються для високоточного ракетного озброєння. Обґрунтовано доцільність використання кордієритових і цельзіанових керамічних матеріалів для виготовлення радіопрозорих виробів високоточного ракетного озброєння. Описано основні методи виготовлення склокристалічних матеріалів та процеси інтенсифікації спікання і зміцнення кераміки. Обґрунтовано вибір складів склозв'язок для надвисокочастотної радіопрозорої кераміки на основі кордієриту і цельзіану. Розроблено склади порівняно легкоплавких стекол (температура варіння не вище 1400°С) в псевдопотрійних системах Li2O – Al2O3 – SiO2, MgO – Al2O3 – SiO2 і BaO – Al2O3 – SiO2 з постійним вмістом B2O3 (10 мас.ч. понад 100 мас.%) для подальшого використання в якості компонентів при виготовленні щільноспеченої радіопрозорої кераміки кордієритового і цельзіанового складів. Досліджено вплив скла сподуменового складу (LABS) на процеси спікання кордієритових і цельзіанових матеріалів, а також формування кристалічних фаз α-кордієриту і моноклінного цельзіану при знижених температурах. Встановлено, що введення скла сподуменового складу сприяє зниженню температури випалу до 1300–1350°С, одночасно підвищуючи фізико-технічні показники. Тонкодисперсна кристалізація фази β-сподумену з вихідного LABS скла сприяє суттєвому зниженню ТКЛР керамічного матеріалу на основі кордієриту в цілому до (12,4–17,8)∙10-7 °С-1, а керамічного матеріалу на основі цельзіану до (23,5–24,8)∙10-7 °С-1 і, що забезпечує високу термічну стійкість кераміки до 950 °С і 900 °С відповідно. Також розроблені матеріали відповідають вимогам щодо діелектричних властивостей для застосування в умовах надвисокочастотного електромагнітного поля. Вивчено особливості перебігу реакцій утворення кордієриту в інваріантних точках системи MgO – Al2O3 – SiO2. Єдиним продуктом реакції компонентів стекол М-1 і М-5 з підшихтовочними компонентами є кордієрит. Встановлено взаємозв’язок фізико-технічних властивостей кордієритової кераміки з технологічними параметрами її виготовлення (температурою випалу, вмістом MABS скла). Визначено найбільш раціональні з точки зору досягнення комплексу високих техніко-експлуатаційних показників речовинні склади кордієритової кераміки, які містять розроблене MABS скло М-1 у кількості 30–35 мас.% і дозволяють проводити її випал при низькій температурі 1300°С. Комплекс високих фізико-технічних показників (нульові значення водопоглинання і відкритої пористості, σст = 294–314 МПа, ε = 4,3, tgδ = 0,001) дозволяє використовувати розроблену кордієритову кераміку в якості надвисокочастотних радіопрозорих матеріалів для авіаційної та ракетної техніки, зокрема носових антенних обтічників радіокерованих ракет. Для цельзіанової кераміки досліджено умови утворення фази в евтектичних точках системи BaO – Al2O3 – SiO2. Виявлено, що ортосилікат барію найбільш активно взаємодіє з підшихтовочними компонентами для утворення цельзіанової фази. Введення BABS скла в кількості 40–50% дозволяє отримати щільноспечену структуру цельзіанової кераміки при відносно низькій температурі випалу 1400–1450°С. Цельзіанова кераміка володіє термічною стійкістю до 700°С, вогнетривкість до 1580°С і відповідає комплексу вимог, що висуваються до радіопрозорих матеріалів (ε = 5,5; tgδ = (5–6)·10-4) у надвисокочастотному електромагнітному полі 1010 Гц. Запропоновано технологічну схему та зазначено технологічні параметри одержання кордієритової і цельзіанової кераміки для носових антенних обтічників. Надані технологічні рекомендації дозволяють виготовляти вироби з нижчою собівартістю за рахунок зниження температури варіння стекол, які використовуються в якості компонентів розробленої кераміки, зниження температури випалу і скорочення тривалості процесу випалу кераміки, а також сприятиме зменшенню залежності вітчизняних підприємств оборонного комплексу від імпортних комплектуючих матеріалів. Проведено виробничі випробування керамічних матеріалів на Костянтинівському державному науково-виробничому підприємстві «Кварсит» ДК «Укроборонпром». Результати випробувань підтвердили відповідність розробленої кордієритової та цельзіанової кераміки вимогам для застосування в антенних обтічниках радіокерованих ракет.
Реологічні характеристики ангобних покриттів для керамічної цегли
(Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара, 2024) Хоменко, Олена С.
UKR: У даній роботі розглянуті реологічні особливості ангобних покриттів, які наносять на лицьові поверхні керамічних виробів у вигляді рідких суспензій – шлікерів. За умови правильного вибору реологічних параметрів, ангобне покриття добре узгоджується з керамічною основою та після випалу дозволяє підвищити естетичні та експлуатаційні властивості цегли. Сформульовані основні вимоги до реологічних параметрів ангобних суспензій, призначених для нанесення на керамічну цеглу. Це дозволить уникнути таких видів браку, як розтріскування та відколювання покриття, оголення поверхні виробу, утворення краторів та цяток. Встановлено вплив мінералогічного та гранулометричного складу ангобних суспензій на їх седиментаційні характеристики. Шлікери, що мають не менше 70 мас.% часток розміром до 10 мкм мають високу седиментаційну стійкість. Водночас вміст фракцій розміром 10–60 мкм може сягати до 30 мас.% без ознак розшарування суспензії. Такий фракційний склад може бути досягнутий за вмісту глинистого матеріалу не менше 65 мас.%. Побудована графічна модель, яка відображає одночасний вплив вмісту глини, води та дефлокулюючої добавки (реотану) на текучість ангобних шлікерів. Дана модель дозволяє оперативно регулювати реологію ангобних суспензій під час зміни одного чи декількох факторів системи. Для одержання ангобного шлікеру заданої текучості із вмістом 65 мас.% глини, його вологість має становити 43–43.5 мас.%, а кількість реотану – 0.21 мас.%. За таких параметрів ангобний шлікер має текучість 14–17 с, високу седиментаційну стійкість, добру покривну здатність, а нанесене покриття – високу адгезійну міцність. Після випалу на поверхні зразків керамічної цегли отримано покриття товщиною 140–180 мкм, з твердістю за шкалою Мооса більше 7, без ознак будь-яких дефектів. Результати досліджень можуть бути застосовані в розробці ангобів та глазурей у виробництві керамічної цегли та плиток.
Protective Coatings for Construction Ceramics as a Factor of Increasing Energy Efficiency and Operational Properties of Products
(Latvia University of Life Sciences and Technologies, 2024) Khomenko, Olena S.; Ivchenko, Viktoriіa; Boginska, Ludmyla; Fomenko, Galina
ENG: The production of building materials is important for any sector of economy, as they are widely used to create residential, commercial and industrial structures. This is especially true for products such as ceramic bricks, as their environmental friendliness and energy efficiency make them virtually indispensable. However, the higher the energy efficiency of ceramic bricks, the lower their strength and durability. This is due to the porous structure of the material − water gets into the open pores, which causes gradual destruction as a result of freezing and thawing and changes in volume. To reduce the destruction of the outer layer, decorative and protective engobe coatings have been developed that help seal the outer surface of products and prevent moisture from seeping inside. The compositions, rheological and technological as well as physical and mechanical properties of engobe coatings for ceramic bricks with a firing temperature of 950ºC are presented. It is established that the presence of engobe on the surface of the brick, with its rather porous internal structure, allows to reduce water absorption from 14.8 to 3.2% and increase the frost resistance of products from 15 to 65 cycles. The coating opens up the possibility of significantly extending the service life of the brick.
Вплив Cr2O3 на температурний коефіцієнт лінійного розширення скла в оксидній системі Na2O–B2O3–SiO2
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Маценко, С. В.; Голеус, Віктор Іванович; Рижова, Ольга Петрівна
UKR: У роботі експериментально визначено показники температурного коефіцієнта лінійного розширення (ТКЛР) стекол системи Na2O–B2O3–SiO2–Cr2O3 з наступним вмістом компонентів (мол.%): 19,6–41,8 Na2O; 15,7–34,8 B2O3; 29,4–59,7 SiO2; 0,5–2,0 Cr2O3. ТКЛР дослідних стекол ( , К–1) в діапазоні температур 20–4000С залежить головним чином від вмісту в їх складі оксидів Na2O, B2O3 і SiO2 та з достатньою точністю може бути розрахований за адитивною формулою: αx107 = 2,587 [Na2O]+0,444[B2O3]+ 0,353[SiO2]+0,905[Cr2O3], де [Na2O], [B2O3], [SiO2], [Cr2O3] – вміст оксидів у склі (мол.%). Точність розрахунків за даною формулою підтверджено коефіцієнтом парної кореляції (0,995) між розрахунковими і експериментальними значеннями ТКЛР дослідних стекол. За значеннями коефіцієнтів адитивності встановлено ступінь впливу оксидних компонентів на ТКЛР дослідних стекол в ряду: Na2O>Cr2O3>B2O3>SiO2. Незважаючи на достатньо високий коефіцієнт адитивності Cr2O3, парціальний вплив хром(ІІІ) оксиду на показник ТКЛР дослідних стекол є незначним, що обумовлено вмістом даного оксиду в межах 0,5–2,0 мол.%. Вказана розрахункова методика рекомендується до використання при розробленні нових складів штучних хромових авантюринових стекол, кристалічних керамічних глазурей та емалевих покриттів.
Контроль розчиності in vitro біоактивного скла гравіметричним методом
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2025) Македонська-Білих, Олександра Миколаївна; Хоменко, Олена Сергіївна
UKR: Біоскло має здатність до взаємодії з живими тканинами, сприяючи їх регенерації, а вимірювання розчинності важливе для оцінки його біоактивності та швидкості деградації. Встановлено особливості застосування гравіметричного методу визначення розчинності біостекол різного гранулометричного складу у фізіологічному розчині Рінгера. Підтверджено, що розмір часток біоскла суттєво впливає на його розчинність: чим менші частки, тим вища швидкість розчинення. В той же час, зниження втрат маси на пізніх етапах розчинення, може свідчити про утворення на поверхні часток шару гідроксиапатиту, що має бути враховане при інтерпретації результатів.