Влияние термообработки электрокорундов, легированных хромом и титаном, на их структуру и свойства
Примечание. Определение содержания Сг203 и ТЮ2 проводилось методом спектрального анализа; * — в твердом растворе в корунде содержится ион Ti3+. Влияние термообработки различных марок легированных электрокорундов на их цвет и на содержание в них легирующих оксидов, %. Массовое содержание легирующих оксидов, %. В твердом растворе. В твердом растворе. Вид электро; Коричневый. Коричневый. Коричневый… Читать ещё >
Влияние термообработки электрокорундов, легированных хромом и титаном, на их структуру и свойства (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
В работе [9] исследовано влияние термообработки в интервале температур 1100−1400 °С на структуру и некоторые свойства электрокорундов белого (ЭБ), титанистого (ЭТ), хромистого (ЭХ) и хромтитанистого (ЭХТ), химический состав которых представлен в табл. 2.33.
Влияние термообработки различных марок легированных электрокорундов на их цвет и на содержание в них легирующих оксидов, %
Вид электро; корунда. | Цвет зерна. | Массовое содержание легирующих оксидов, %. | |||
ТЮ2*. | Сг20з. | ||||
Валовое. | В твердом растворе. | Валовое. | В твердом растворе. | ||
ЭБ. | Бесцветный. | ||||
ЭТ. | Коричневый. | 0,94. | 0,73. | ; | ; |
ЭХ. | Малиновый. | ; | ; | 0,65. | 0,50. |
ЭХТ1. | Коричневый. | 0,75. | 0,64. | 0,26. | 0,23. |
ЭХТ2. | Коричневый. | 1,06. | 0,98. | 0,40. | 0,28. |
ЭХТЗ. | Сиреневый. | 0,83. | 0,51. | 0,38. | 0,33. |
ЭХТ4. | Сиреневый. | 0,83. | 0,49. | 0,66. | 0,62. |
Примечание. Определение содержания Сг203 и ТЮ2 проводилось методом спектрального анализа; * — в твердом растворе в корунде содержится ион Ti3+.
В процессе термообработки в воздушной среде в интервале температур 1100- 1400 43 указанные в табл. 2.33 образцы различных корундов изменяют свою окраску и наиболее резко меняет коричневый цвет на молочно-голубой и молочно-белый образец титанистого электрокорунда (ЭТ) при нагревании до 1350 °C. Образец ЭХТ1 становится молочно-розовым, ЭХТ2 — молочно-голубым, ЭХТЗ и ЭХТ4 — розовыми, цвет образцов ЭХТ нс изменяется, а зерна ЭТ и ЭХТ теряют прозрачность (37]. Изменение цвета в Ti-содержащих корундах сопровождается появлением в них новой фазы — ТЮ2 (рутил), что, повидимому, является следствием распада твердого раствора Ti3+ в А1203 и окислением Ti3+ до Ti4+. Образующийся в результате ТЮ2 по мере нагревания превращается в иголочки рутила, располагающиеся в кристалле корунда, что приводит к изменению состава корунда: содержание Ti203 в твердом растворе снижается на 20−35%. В образцах ЭХТЗ и ЭХТ4 распад твердого раствора Ti203 происходит при более высокой температуре (примерно на 100 °C выше), что, вероятно, объясняется влиянием содержащегося в корунде хрома, препятствующего переходу Ti3+ в Ti4+.
Наряду с изменением цвета при нагревании ЭТ и ЭХТ уменьшаются параметры их кристаллической решетки, но образующийся рутил не вызывает деформационных искажений корунда, так как на границе раздела рутил—корунд происходит релаксация упругих напряжений в результате формирования дислокационной структуры, снижающей упругие искажения.
Поведение образцов ЭХТ (1~4) после их термообработки определяется содержанием в них ионов Ti3+ в твердом растворе. Так, структура зерен коричневого цвета, в которых соотношение в твердом растворе ТЮ2/Сг203 > 1,5, становится более равновесной, а в зернах сиреневого цвета, где отношение ТЮ2/Сг203 < 1,5, сохраняется неравновесная структура (неравномерное распределение дефектов, но объему) подобно тому, как это происходит в образцах ЭХ.
Термообработка влияет также и на физико-механические свойства корундов. Так, по прочности единичного зерна все представленные здесь электрокорунды можно расположить в следующий ряд в порядке убывания прочности: ЭХТ —> ЭХ —> ЭТ -" ЭБ. При этом максимальное значение прочности единичного термообработанного зерна для титанистого электрокорунда наблюдается при температуре нагрева 1150 °C, для белого и хромтитанистого — 1250 °C, для хромистого — 1300 °C. По микромеханическим характеристикам наиболее высокими значениями отличаются хромтитанистый электрокорунд, сиреневые зерна которого обладают максимальными значениями микротвердости (25 ГПа) и трещиностойкости (2,5 мНм|/2), определенными в образцах, термообработанных при температуре 1250 °C.
Установлено, что наиболее высокими абразивными свойствами обладает ЭХТ при соотношении в твердом растворе ТЮ2/Сг203 = 0,8—1,5. Нсравновесность структуры, создаваемая ионами хрома в этой системе, и включения рутила, появляющиеся в результате распада твердого раствора Ti3+, увеличивают микрои макропрочностные характеристики корунда. Таким образом, прочность единичных зерен титансодержаших электрокорундов и характер его разрушения зависят от вида и соотношения легирующих добавок в корунде, а также от степени распада твердого раствора Ti203, вызванной термообработкой зерна на воздухе.