ДЕФЕКТЫ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ПОЛЫХ ПОРИСТЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ФИЛЬТРОВ МЕТОДОМ СВС

Актуальность работы связана с использованием за рубежом в биологии и медицине керамических фильтров для тонкой фильтрации воздуха и биологических жидкостей. Благодаря уникальному сочетанию химической и термической стойкости, высокой прочности и теплопроводности керамические фильтры применяются для очистки агрессивных жидкостей, перегретого пара высокого давления и других газов. Исследована зависимость скорости горения от относительной плотности и гранулометрического состава порошковых смесей системы FeTiO₃–Al–Si–SiO₂–C. Приведены экспериментальные результаты по влиянию плотности прессования и состава исходной шихты на качество получаемых изделий. Выявлены основные типы дефектов, возникающих в процессе синтеза. Установлены причины возникновения брака. Наличие в составе шихты частиц крупнее заданной дисперсности приводит к появлению в изделии проплавлений (каверн). Причина их образования заключается в повышенном содержании жидкой фазы в этих областях вследствие замедления скорости реакции и роста температуры. При увеличении плотности в изделиях формируются поперечные и продольные расслоения. Причиной расслоений является действие давления газообразных продуктов в условиях малой газопроницаемости образца, ухудшающейся с ростом плотности. Разработана технология самораспространяющегося высокотемпературного синтеза крупногабаритных пористых изделий (КГПИ) и представлены фотографии фильтр-элементов (ФЭ): для типовой промышленной газовой горелки ГГ-2; для очистки перегретого пара и обессоленной воды (ФЭ используются в технологических аппаратах по получению поливинилхлоридов в ОАО «Саянскхимпласт»); для обезжелезивания воды из артезианских скважин. Для получения бездефектных КГПИ необходимо оптимальное соотношение гранулометрического состава и плотности образца, а также скорости реакции и скорости теплоотвода.

горение, фильтры, трещины, усадка

1. Kawai Ch., Matsuura T., Yamakawa A. Separation-permeation performance of porous Si3N4 ceramics composed of columnar β-SI3N4 grains as membrane filters for microfiltration // J. Mater. Sci. 1999. Vol. 34. No. 5. P. 893—896.

2. Yang L., Ning X., Chen K., Zhou H. Preparation and properties of hydroxyapatite filters for microbial filtration // Ceram. Int. 2007. Vol. 33. No. 3. Р. 483—489.

3. Luo M., Gao J., Qiao G., Jin Z. Synthesis of wood-derived ceramics from biological templates // Prog. Chem. 2008. Vol. 20. No. 6. P. 989—1000.

4. Luyten J., Mullens S., Thijs I. Designing with pores-synthesis and applications // Kona Powder Particle J. 2010. Vol. 28. P. 131—142.

5. Jimbo H., Miki N. Gastric-fluid-utilizing micro battery for micro medical devices // Sensors Actuat. B: Chem. 2008. Vol. 134. No. 1. P. 219—224.

6. Hammel E.C., Ighodaro O.L.-R., Okoli O.I. Processing and properties of advanced porous ceramics: an application based review // Ceram. Int. 2014. Vol. 40. No. 10. P. 15351—15370.

7. Арте К., Оустек К. Металлокерамические фильтры / Пер. с нем. М.: Судпромгиз, 1959.

8. Белов С.В. Пористые металлы в машиностроении. М.: Машиностроение, 1981.

9. Андриевский Р.А. Пористые металлокерамические материалы. М.: Металлургия, 1964.

10. Павловская Е.И., Шибряев Б.Ф. Металлокерамические фильтры. М.: Недра, 1967.

11. Анциферов В.Н., Пещеренко С.Н. Пористые вещества как новый класс материалов // Перспект. материалы. 2000. No. 5. С. 5—8.

12. Мержанов А.Г., Боровинская И.П. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез тугоплавких неорганических соединений // Докл. АН СССР. 1972. Т. 204. No. 2. С. 366—369.

13. Кирдяшкин А.И., Максимов Ю.М., Мержанов А.Г. О влиянии капиллярного растекания на горение безгазовых систем // Физика горения и взрыва. 1981. Т. 17. No. 6. С. 10—15.

14. Юхвид В.И. Закономерности фазоразделения в металлотермических процессах // Изв. АН СССР. Металлы. 1980. No. 6. С. 61—64.

15. Макаренко А.Г. Технология керамических материалов на основе СВС с фильтрацией газов // Изв. вузов. Цвет. металлургия. 2001. No. 2. С. 64—68.

16. Wisutmethangoon S., Denmud N., Sikong L. Characteristics and compressive properties of porous TiNi alloy synthesized bi SHS technique. // Mater. Sci. Eng. A. 2009. No. 515. P. 93—97.

17. Hehmet Kaya, Nuri Orhan, Gul Tosun. The effect of the combustion channels on the compressive strength of porous TiNi shape memory alloy fabricated by SHS as implant material // Current Opin. Solis State Mater. Sci. 2010. No. 14. P. 21—25.

18. Frank W. Zok., Carlos G. Levi. Mechanical properties of porous-matrix ceramics composites // Adv. Eng. Mater. 2001. No. 1—2. P. 15—23.

19. Кирдяшкин А.И., Юсупов Р.А., Максимов Ю.М., Китлер В.Д. Закономерности технологического горения порошковых систем на минеральной основе прполучении пористых композиционных материалов // Физика горения и взрыва. 2002. Т. 38. No. 5. С. 85—89.

20. Юсупов Р.А., Кирдяшкин А.И., Балашов В.Б. Способ изготовления пористых труб: Пат. 1818800 (РФ). 1996.

21. Кванин В.Л., Балихина Н.Т. Получение крупногабаритных твердосплавных изделий — одно из технологических направлений, использующих процесс СВС // Изв. вузов. Цвет. металлургия. 2006. No. 5. С. 50—61.

22. Вадченко С.Г., Балихина Н.Т., Кванин В.Л. Особенности горения полых цилиндрических тел // Физика горения и взрыва. 2002. Т. 38. No. 4. С. 53—58.

23. Мазной А.С., Кирдяшкин А.И., Китлер В.Д., Максимов Ю.М., Юсупов Р.А. Структурные особенности пористых материалов, сформированных волной самораспространяющегося высокотемпературного синтеза // Перспект. материалы. 2013. No. 3. С. 5—13.