С использованием способов осаждения и твердофазного синтеза получены гидратированные оксиды циркония. Методами РФА, ИКС и ДСК-ТГ исследованы их физико-химические свойства и фазовый состав продуктов их термообработки. Установлено, что осадки гидратированных оксидов циркония, полученные по способу твердофазного синтеза, обладают меньшей влажностью и лучшей фильтруемостью по сравнению с осадками, полученными способом осаждения, а также что использование карбоната аммония в качестве осн?вного реагента при синтезе прекурсоров оксида циркония способствует значительному снижению величины удельной поверхности последних по сравнению с осадками, полученными при использовании раствора NH4OH или газообразногоаммиака. Показано, что термообработка всех синтезированных образцов гидратированных оксидов цирконияпри 450 °С приводит к формированию смеси тетрагональной и моноклинной модификаций диоксида циркония. Увеличение температуры термообработки до 600 °С приводит к резкому снижению содержания в продукте тетрагональной модфикации ZrO2, а продукт прокаливания, полученный при 1150 °С, содержит только m-ZrO2.
В рамках одномерной задачи об испарении поглощающего слоя материала при «мгновенном» выделении энергии лазерного импульса исследована возможность уменьшения энергетических затрат при скрайбировании стеклянных и керамических пластин. Предложен способ скрайбирования, при котором лазерное излучение, вышедшее через тыльную поверхность пластины, с помощью зеркала с коэффициентом отражения ~ 99 % возвращается в пластину. Определены оптимальные режимы скрайбирования пластин. Показано, что при глубоком скрайбировании возможно уменьшение энергетических затрат в 1,4 – 1,8 раз по сравнению с традиционным лазерным скрайбированием. При глубине канавки скрайбирования менее 0,3 толщины пластины применение рассмотренного способа нецелесообразно вследствие незначительности положительного эффекта.
Представлены результаты исследования на циклическую прочность режущих керамик: сменной многогранной пластины, разработанной в НГТУ, и режущей керамики ВОК-60 при обработке стальной закаленной заготовки из стали ХВГ (45HRC) с двумя противоположно расположенными пазами. Точение выполнялось до разрушения режущей кромки пластин. С помощью электронного микроскопа HITACHI S3400N исследована структура разрушенного поверхностного слоя и определен механизм разрушения режущей кромки инструментальных пластин из режущей керамики. Установлено, что большей сопротивляемостью разрушению в условиях прерывистого точения закаленной стали обладает разработанная режущая керамика по сравнению с маркой ВОК-60. Низкая работоспособность режущих пластин из разработанной керамики в условиях прерывистого точения в основном вызвана скалыванием режущей кромки из-за образования микротрещин на межзеренных границах. Характерной особенностью механизма хрупкого разрушения режущей керамики является межзеренный вырыв и скол крупных зерен Al2O3.
Приведены результаты физико-химического исследования процесса высокотемпературного спекания и твердофазных реакций в тройной композиции на основе койташского кварцита, ангренской глины и карахтайского известняка для получения динасовых неформованных огнеупорных материалов. Установлено, что в результате этих процессов происходит химическое взаимодействие как по твердофазным реакциям, так и при участии жидкой фазы с образованием высокоосновных алюмосиликатных минералов, имеющих высокую огнеупорность, прочность и низкую пористость, которые отражаются при получении неформованных огнеупорных материалов с улучшенными физико-механическими и технологическими свойствами.
Создан новый люминесцентный гибридный материал на основе кремнеземного аэрогеля и борсодержащего координационного соединения с 8-оксихинолином и изучены его физико-химические и спектрально-люминесцентные характеристики. Разработана схема синтеза гибридного люминесцентного материала, исключающая необходимость предварительного дорогостоящего синтеза высокочистого элементорганического борсодержащего люминофора. Установлено, что гидрофобизация аэрогеля существенно увеличивает стабильность люминесцентных характеристик гибридного материала.
Цирконсодержащие отбеливатели являются незаменимыми компонентами в производстве керамической плитки, однако они повышают ее стоимость. Для керамической промышленности весьма актуальна разработка оригинальных и недорогих отбеливающих средств с сохранением качества конечного продукта. В данной работе разработан новый отбеливающий агент на основе системы ZrO2–Al2O3–K2O путем смешивания циркона ZrSiO4 (или силиката циркония), Al2O3, калиевого полевого шпата и мрамора с различной массовой концентрацией, чтобы снизить затраты и создать достойную альтернативу коммерчески доступному отбеливателю в системе ZrO2–Al2O3–Na2O под кодом R6. Чтобы проверить эффективность инновационного отбеливающего агента на основе системы ZrO2–Al2O3–K2O, исследованы факторы, влияющие на непрозрачность плитки, включая размер, форму и распределение частиц замутнителя и длину волны падающего света. Во-первых, с помощью рентгеновской дифракции и рентгенофлуоресцентного анализа были оценены исходные размеры зерен и фазовый состав компонентов отбеливающего агента. Во-вторых, для производства гомогенизированного композиционного отбеливателя на основе системы ZrO2–Al2O3–K2O использован мокрый помол в промышленных мельницах. Структурно-минералогические и морфологические свойства конечного продукта определяли после процесса сушки. Эффективность мокрого помола подтверждена данными СЭМ, выявившими однородное гранулометрическое распределение компонентов с преобладанием фаз ZrO2, Al2O3 и SiO2. Энергодисперсионный рентгеновский анализ показывает, что Si–Al–O–Z и Ca были основными элементами, тогда как Na был получен в качестве примеси. Полный текст статьи будет опубликован в журнале “Glass and Ceramics”, 2022, V. 79, No. 5-6 – переводной версии журнала «Стекло и керамика».
Исследовано влияние процесса сфероидизации в потоке высокотемпературной плазмы стекла на основе системы Li2O–Al2O3–SiO2 (ЛАС), легированного 1,0 мол.% Nd2O3, на его кристаллизационные свойства. Полученные микрошарики размером 32 – 64 мкм характеризуются существенно более высокой температурой стеклования Tg по сравнению с Tg исходного стекла, что может быть связано как с изменением химического состава в процессе сфероидизации, так и с принципиально разной тепловой историей микрошариков и стекла. Несмотря на замедленную кинетику кристаллизации, в микрошариках, как и в исходном стекле, под воздействием термообработки формируется ситалловая структура на основе ?-эвкриптитоподобных твердых растворов LixAlxSi1 – xO2, указывая на возможность как получения микрошариков со структурой ситалла, так и варьирования их температурного коэффициента линейного расширения вблизи нулевых значений.
Проведен выборочный контроль вырабатываемых закаленных стекол. Выявлены отклонения гнутых изделий от заданной формы. Составлены линейные адаптивные модели, описывающие зависимость формы изделий и результатов испытаний на механическую прочность от режима закалки. Имитационным моделированием алгоритма управления процессом закалки показана возможность повышения качества вырабатываемых безопасных закаленных стекол.
Рассмотрены некоторые особенности технологии переработки тарного стеклобоя. Представлены схемы дифференцированной оптической сепарации смеси бесцветного, коричневого и зеленого стеклобоя.
Рассмотрено влияние добавки магнетита в виде пиритных огарков на физико-механические и радиопоглощающие свойства синтезируемого стеклокомпозита по методу «холодного» вспенивания. Замена в исходной жидкостекольной композиции стеклопорошка на магнетит уменьшает коэффициент вспенивания с 210 до 130 %, что обусловлено снижением вязкости композиции из-за размера частиц добавки (до 160 мкм), их высокой плотности (5100 кг/м3) и пористой структуры. Установлено, что оптимальным для получения материала с радиопоглощающими свойствами является содержание магнетита не более 10 %. Пористый стеклокомпозит со средним размером пор 1,2 мм, содержащий 10 % магнетита, имеет коэффициент поглощения электромагнитного излучения в высокочастотном диапазоне (120 – 250 ГГц) в среднем на 10 % больше по сравнению с композитом без добавки.
