ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Оценка суммарной концентрации вакансий кристаллического пористого тела из "Структура и свойства огнеупоров " Явление коалесценции заключается в увеличении объема крупных пор за счет близлежащих мелких, осуществляющемся обычно с помощью диффузионного механизма [12]. [c.83] Известно, что с термодинамической точки зрения убыль свободной поверхностной энергии пористого тела реализуется двумя путями спеканием и коалесценцией. [c.84] Величина энергии образования вакансии может быть оценена с помощью примитивной модели, согласно которой энергия образования вакансии расходуется на создание ее поверхности, т. е. [c.85] Вычисленное по формуле (13) значение энергии образования вакансии в MgO при 293°К составляет 13,9х Х10 эрг/молекула, или 0,88 эв/молекула, что близко к значению Ub, найденному значительно более точными методами. [c.85] Так как концентрация вакансий обратно пропорциональна радиусу поры, то возникает направленный диффузионный поток вакансий от поверхности мелких к поверхности крупных пор, увеличивающий объем последних. [c.85] При условии г г пора растет, при л г пора растворяется или поедается более крупными порами, при г = г пора находится в состоянии равновесия с концентрацией вакансий и не изменяет своих размеров. Следовательно, для протекания коалесценции пор необходима вполне определенная величина пересыщения вакансий [73]. [c.86] Приведенные уравнения позволяют рассчитать процесс коалесценции и предвидеть направление изменения размеров пор. Уравнения справедливы при отсутствии внешнего давления, так как оно способствует спеканию и уменьшает коалесценцию [74]. [c.86] Кроме механизма переконденсации вакансий, коалесценция может быть следствием непосредственного движения пор при росте кристаллов. Схема такого перемещения пор показана на рис. 35. [c.86] Увеличение объема крупных пор под влиянием высоких температур в огнеупорах установлено многими исследованиями [51, 75—78]. Промышленный опыт обжига МХС-изделий на заводе Магнезит при существенно различных температурах и прочих равных условиях описан в [79]. Результаты опыта приведены в табл. 10. [c.88] Как видно из таблицы, при повышении температуры обжига на 200° С происходит небольшое уменьшение кажущейся пористости (оо1,0%) и существенно (в три раза) увеличивается размер пор. Коалесценция в образце 2гОг показана на рис. 28. [c.88] Коалесценция пор происходит в МХС- и ПШС-изде-лиях в процессе их службы, что обусловливает образование трехмерных трещин — пустот, влияющих совместно с другими факторами на процесс скола изделий [74]. [c.88] Рост крупных пор при обжиге не вызывает сомнений. Однако это еще не означает протекания коалесценции. Можно представить механизм увеличения объема крупных пор, не связанный с коалесценцией, а обусловливающийся различной степенью усадки зерен полидисперс-ной шихты, как было отмечено выше при описании образования пор типа камер или сводов. [c.88] Может быть и другая картина изменения размера пор при спекании тонких магнезитовых шихт. Вследствие высокой дисперсности шихты спекание ее происходит значительно интенсивнее, чем коалесценция, и результирующим эффектом при обжиге будет дробление крупных и образование более тонких пор [80]. [c.88] Концентрация вакансий в беспористом твердом теле в первом приближении соответствует равновесной концентрации, определяемой по Я. И. Френкелю формулой (12 ). Энергия образования вакансии при этом определяется по формуле (13). [c.88] Для определения о при различных температурах пользуются температурным коэффициентом поверхностного натяжения, равным (1а1с1Т —0,2 дин см град). [c.89] П — пористость в долях единицы. [c.89] Для решения уравнения (18) необходимо знать распределение пор по размерам, которое получают измерением пор под микроскопом в случае преимущественно закрытой пористости или методом ртутной порометрии в случае преимущественно открытой пористости. [c.89] На рис. 36 изображена зависимость суммарного пересыщения вакансий в 1 см образцов от температуры их обжига. [c.90] Испытывался электроплавленый периклаз. Образцы одного и того же зернового состава (тоньще 0,5 мм) прессовали под давлением 500 кГ/см и обжигали при различных температурах и выдержках. После обжига в образцах на ртутном поромере определены размеры пор (все поры открытые). Как видно из рис. 36, при некоторых температурах обжига и выдержках суммарное пересыщение вакансий значительно (на порядок) возрастает. Температура и выдержка, при которой резко возрастает пересыщение вакансий, соответствует температуре термической активации материала. [c.90] Считая пересыщение вакансий признаком неустойчивого состоянпя, полученные результаты могут быть использованы при анализе процессов спекания, коалесценции и крипа. [c.91] Вернуться к основной статье