Корундовая керамика

Безводная окись алюминия существует в нескольких кристаллических модификациях, из которых самой устойчивой является Аl20з (корунд).

Корундовую керамику изготавливают всеми способами непластичной технологии. Однако независимо от принятой технологии обязательным являются следующие операции: предварительный обжиг глинозема (для уменьшения усадки при обжиге изделий), тонкое измельчение его и очистка от примесей. Корундовую керамику обжигают в специальных печах при температуре 1550—1710°С.

При такой температуре достигается плотность 3,75— 3,85 г/см3, или относительная плотность 0,94—0,96%, практически при нулевой открытой пористости.

Технологию корундовой керамики постоянно совершенствуют с целью улучшения свойств получаемого материала.

В настоящее время разработана корундовая керамика с содержанием до 99,8% Al2O3, получившая название: поликор, сапфирит, ГМ, А-995 и другие материалы, обладающие большой плотностью (табл. 14). Например, корундовая керамика — поликор — имеет относительную плотность 0,995—0,998%, т. е. содержит очень незначительное количество межкристаллических пор, благодаря этому почти не рассеивает проходящий через нее световой луч. Твердость корунда по минералогической шкале равна 9 и уступает лишь твердости алмаза и некоторых карбидов. Температура плавления его находится в интервале 2015—2050°С.

Рис. 14. Зависимость теплопроводности плотных спеченных огнеупорных материалов от температуры

Химическии и фазовый составы некоторых видов корундовой керамики, %

Особенностью корунда является довольно резкое понижение теплопроводности при повышении температуры. Зависимость теплопроводности спеченного корунда и ряда других высокоогнеупорных окислов от температуры приведена на рис. 14.

Средний коэффициент линейного расширения спеченного глинозема в интервале температур 1000 — 1600°С равен 7,5· 10-6°С-1. Причем установлено, что он при прочих равных условиях не зависит от пористости материала. Предел прочности при сжатии чисто корундовых изделий массового производства с объемной массой 3,75—3,85 г/см3 составляет около 10000— 15 000 кгс/см2 (1000—1500 МПа). С повышением температуры прочность при сжатии корундовых изделий уменьшается, однако остается довольно высокой и составляет при 1600°С около 500 кгс/см2 (50 МПа). При введении в исходную массу добавок MnO и TiO2 механическая прочность изделий понижается.

Основным сырьем для изготовления корундовой керамики является технический глинозем и белый электроплавленый корунд. В некоторых случаях используют окись алюминия, полученную термическим разложением некоторых солей алюминия, например азотнокислого алюминия, алюмоаммиачных квасцов и др. Окись алюминия, полученная при разложении солей, представляет собой высокодисперсный порошок Gt-Al2O3, обладающий большой химической активностью.