Из мела и диатомита методом твердофазного синтеза компонентов получена волластонитовая керамика. Изучено влияние состава шихты, режимов ее механохимической активации и температурно-временных режимов термо-обработки на фазовый состав, физико-механические и теплофизические свойства керамических материалов.
В результате совместной механохимической активации компонентов шихты (мел + диатомит) температуру твердофазного синтеза волластонитовой керамики удалось снизить до 900 °С. После обжига в течение 2 ч получены образцы керамики почти на 90 % состоящие из минерала волластонита. Прочность при сжатии образцов 22 – 23 МПа при кажущейся плотности 1270 – 1300 кг/м3. Материал имеет стабильный температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) не более 7,76?10–6 К–1. Его можно эксплуатировать при температуре до 1100 °С включительно. Из разработанной шихты и вспученного перлита получены образцы теплоизоляционного материала со средней плотностью 435 кг/м3, прочностью при сжатии 2,2 МПа, с коэффициентом теплопроводности 0,099 Вт/(м °С) и предельной температурой эксплуатации до 1050 °С включительно. Разработанные материалы можно использовать в качестве огнеупорной теплоизоляции промышленных печей, оборудования и т.п.
Александр Иванович Родин – канд. техн. наук, доцент кафедры строительных материалов и технологий, Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева, Саранск, Россия. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..
Анатолий Анатольевич Ермаков – аспирант кафедры строительных материалов и технологий, Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева, Саранск, Россия. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..
Владимир Михайлович Кяшкин – канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры физики твердого тела, Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева, Саранск, Россия. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..
Наталья Геннадьевна Родина – мл. науч. сотрудник кафедры строительных материалов и технологий, Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева, Саранск, Россия. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..
Владимир Трофимович Ерофеев – д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой строительных материалов и технологий, Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева, Саранск, Россия. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..
1. Salmon D. Thermal conductivity of insulations using guarded hot plates including recent developments and sources of reference materials // Measurement Science and Technology. 2001. V. 12, No. 12. P. R89–R98. DOI: 10.1088/0957-0233/12/12/201.
2. Da Silva V. J., Taveira S. K. A., Silva K. R., et al. Refractory ceramics of clay and alumina waste // Materials Research. 2021. V. 24, No. 2. DOI: 10.1590/1980-5373-MR-2020-0485.
3. Vakalova T. V., Pogrebenkov V. M., Karionova N. P. Solid-phase synthesis of wollastonite in natural and technogenic siliceous stock mixtures with varying levels of calcium carbonate component // Ceramics International. 2016. V. 42, No. 15. P. 16453 – 16462. DOI: 10.1016/ j.ceramint.2016.06.060.
4. Schneider H., Fischer R. X., Schreuer J. Mullite: Crystal Structure and Related Properties // Journal of the American Ceramic Society. 2015. V. 98, No. 10. P. 2948 – 2967. DOI: 10.1111/jace.13817.
5. Kashcheev I. D., Sychev S. N., Zemlyanoi K. G., et al. Diatomic heat insulation materials with increased application temperature // Refractories and Industrial Ceramics. 2009. V. 50, No. 5. P. 354 – 358. DOI: 10.1007/ s11148-010-9213-9.
6. Erofeev V. T., Rodin A. I., Bochkin V. S., Ermakov A. A. Properties of porous glass ceramics based on siliceous rocks // Magazine of Civil Engineering. 2021. V. 102, No. 2. P. 10202. DOI: 10.34910/MCE.102.2.
7. Kruszewski ?., Palchik V., Vapnik Y., et al. Mineralogical, geochemical, and rock mechanic characteristics of zeolite?bearing rocks of the hatrurim basin, Israel // Minerals. 2021. V. 11, No. 10. P. 1062. DOI: 10.3390/min11101062.
8. Jiang F., Zhang L., Jiang Z., et al. Diatomite-based porous ceramics with high apparent porosity: Pore structure modification using calcium carbonate // Ceramics International. 2019. V. 45, No. 5. P. 6085 – 6092. DOI: 10.1016/j.ceramint.2018.12.082.
9. Novembre D., Pace C., Gimeno D. Synthesis and characterization of wollastonite-2M by using a diatomite precursor // Mineralogical Magazine. 2018. V. 82, No. 1. P. 95 – 110. DOI: 10.1180/minmag.2017.081.025.
10. Ribas R. G., Campos T. M. B., Schatkoski V. M., et al. ?-wollastonite crystallization at low temperature // Ceramics International. 2020. V. 46, No. 5. P. 6575 – 6580. DOI: 10.1016/j.ceramint.2019.11.143.
11. Najafinezhad A., Abdellahi M., Ghayour H., et al. A comparative study on the synthesis mechanism, bioactivity and mechanical properties of three silicate bioceramics // Materials Science and Engineering. C. 2017. V. 72. P. 259 – 267. DOI: 10.1016/j.msec.2016.11.084.
12. Xie J., Yang X., Shao H., et al. Simultaneous mechanical property and biodegradation improvement of wollastonite bioceramic through magnesium dilute doping // Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 2016. V. 54. P. 60 – 71. DOI: 10.1016/j.jmbbm.2015.09.012.
13. Palakurthy S., Venugopal Reddy K., Samudrala R. K., Abdul Azeem P. In vitro bioactivity and degradation behaviour of ?-wollastonite derived from natural waste // Materials Science and Engineering. C. 2019. V. 98. P. 109 – 117. DOI: 10.1016/j.msec.2018.12.101.
14. Tangboriboon N., Khongnakhon T., Kittikul S., et al. An innovative CaSiO3 dielectric material from eggshells by sol-gel process // Journal of Sol-Gel Science and Technology. 2011. V. 58, No. 1. P. 33 – 41. DOI: 10.1007/s10971-010-2351-1.
15. Gineika A., Baltakys K., Dambrauskas T. The application of silica gel waste for the two-step synthesis of wollastonite in temperature range of 200 – 950 °C // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2019. V. 138, No. 3. P. 2263 – 2273. DOI: 10.1007/s10973-019-08481-5.
16. Puntharod R., Sankram C., Chantaramee N., et al. Synthesis and characterization of wollastonite from egg shell and diatomite by the hydrothermal method // Journal of Ceramic Processing Research. 2013. V. 14, No. 2. P. 198 – 201.
17. Abd Rashid R., Shamsudin R., Abdul Hamid M. A., Jalar A. Low temperature production of wollastonite from limestone and silica sand through solid-state reaction // Journal of Asian Ceramic Societies. 2014. V. 2, No. 1. P. 77 – 81. DOI: 10.1016/j.jascer.2014.01.010.
18. Chantaramee N., Kaewpoomee P., Puntharod R. Utilization of expanded perlite as a source of silica for synthesizing wollastonite by solid state reaction // Key Engineering Materials. 2016. V. 690. P. 143 – 149. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.690.143.
19. Erofeev V., Rodin A., Bochkin V., Ermakov A. The formation mechanism of the porous structure of glass ceramics from siliceous rock // Magazine of Civil Engineering. 2020. V. 100, No. 8. A6. DOI: 10.18720/ MCE.100.6.
20. Sadeghzade S., Emadi R., Labbaf S. Formation mechanism of nano-hardystonite powder prepared by mechanochemical synthesis // Advanced Powder Technology. 2016. V. 27, No. 5. P. 2238 – 2244. DOI: 10.1016/j.apt.2016.08.010.
21. Shirazi F. S., Mehrali M., Nasiri-Tabrizi B., et al. Mechanochemical synthesis and characterization of silver (AG+) and tantalum (TA5+) doped calcium silicate nanopowders // Science of Advanced Materials. 2015. V. 7, No. 12. P. 2664 – 2671. DOI: 10.1166/sam.2015.2403.
22. Obradovi? N., Filipovi? S., Rusmirovi? J., et al. Formation of porous wollastonite-based ceramics after sintering with yeast as the pore-forming agent // Science of Sintering. 2017. V. 49, No. 3. P. 235 – 246. DOI: 10.2298/SOS1703235O.
23. Bouatrous M., Bouzerara F., Bhakta A. K., et al. A modified wet chemical synthesis of Wollastonite ceramic nanopowders and their characterizations // Ceramics International. 2020. V. 46, No. 8. P. 12618 – 12625. DOI: 10.1016/j.ceramint.2020.02.026.
24. Hafezi M., Nadernezhad A., Mohammadi M., et al. Effect of ball milling time on the synthesis of Nanocrystalline merwinite via mechanical activation and heat treatment // International Journal of Materials Research. 2014. V. 105, No. 5. P. 469 – 473. DOI: 10.3139/ 146.111048.
25. Elsayed H., Colombo P. Crack-free silicate bioceramics from preceramic polymers // Advances in Applied Ceramics. 2016. V. 115, No. 4. P. 193 – 199. DOI: 10.1080/17436753.2015.1116663.
26. Elsayed H., Romero A. R., Picicco M., et al. Glass-ceramic foams and reticulated scaffolds by sinter-crystallization of a hardystonite glass // Journal of Non-Crystalline Solids. 2020. V. 528. P. 119744. DOI: 10.1016/ j.jnoncrysol.2019.119744.
27. Najafinezhad A., Abdellahi M., Nasiri-Harchegani S., et al. On the synthesis of nanostructured akermanite scaffolds via space holder method: The effect of the spacer size on the porosity and mechanical properties // Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 2017. V. 69. P. 242 – 248. DOI: 10.1016/j.jmbbm.2017.01.002.
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
500 руб
DOI: 10.14489/glc.2022.07.pp.029-042
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку
