Porous Cordierite Ceramics from Natural Clays / Poraina kordierīta keramika no dabiskiem māliem

Abstract

Abstract In this report the obtaining and properties of hightemperature porous ceramic materials using local carbonate clays and quartz sand resources was studied. Materials with two different porosities were obtained by using different synthesis temperatures. The test results show that these materials contain cordierite as their main crystalline phase. The porosity directly influences the compressive strength and it is greatly reduced when overall porosity increases. The CTE of obtained materials is low − about 3-10−6 1/°C. Keramikas materiāliem, kas veidoti sistēmā MgO-Al2O3-SiO2 ir plašs pielietojums dažādās jomās. Tā tas, piemēram, ir termiski stabilajai fāzei kordierītam (2MgO·2Al2O3·5SiO2). Kordierīta keramika ar tās zemo termiskās izplešanās koeficientu - TIK (α ≈ 1,0·10−6 -4,0·10−6 1/°C) droši iztur straujas temperatūras izmaiņas, tāpēc tā var tikt izmantota kā ugunsizturīgs materiāls. Dabā kordierīts ir reti sastopams minerāls, tādēļ šis kristāliskais materiāls ir jāiegūst sintētiski. Visplašāk izmantotā metode ir augsttemperatūras cietfāžu sintēze, retāk - sola-gēla sintēze un rekristalizācija no stiklveida kausējuma. Sintēzei tiek izmantotas dažādas magnija, alumīnija un silīcija oksīdus saturošas izejvielas, no kurām visbiežāk lietotās ir talks un kaolīns. Lai samazinātu nepieciešamo sintēzes temperatūru, oksīda maisījumiem tiek pievienoti dažādi kušņi, piemēram, B2O3. Šajā pētījumā ieguva augsti porainus kordierīta keramiskos materiālus, izmantojot vietējās izejvielas - karbonātu mālu un kvarca smiltis. Ieguva dažādas porainības materiālus, mainot sintēzes temperatūru. Rentgenfāžu analīzes rezultāti liecināja, ka šie materiāli saturēja kordierītu kā galveno kristālisko fāzi. Porainībai palielinoties, tā tieši ietekmēja spiedes stiprību, to ievērojami samazinot. Iegūto materiālu termiskās izplešanās koeficienti bija zemi (ne augstāki par 3,0·10−6 1/°C visā pētītajā temperatūras diapazonā), neskatoties uz poru un stiklveida fāzes klātbūtni.