Прогнозування міцності пористих керамічних матеріалів, виготовлених на основі відходів машинобудування та природних мінералів

Yu. S. Povstiana

Анотація


Постановка проблеми. Пористі керамічні матеріали мають великий термін експлуатації, стійкість до побутових впливів, високу механічну міцність, простоту в експлуатації. Міцність керамічних фільтрів, що виготовляються СВС-спіканням, істотно залежить від процесу їх формування. Тому необхідно детально вивчити вплив кількісних співвідношень матеріалів, що використовуються для виготовлення, залежність способу змішування та пресування, вплив температури у вказаних технологічних процесах на міцність неспечених заготовок. Мета статті дослідження міцності тіл, отриманих на основі окалини сталі 18Х2Н4МА та природного мінералу – сапоніту − на етапі їх формування.
Аналіз публікацій. Проведено аналіз методів дослідження міцності пористих керамічних тіл. Вибрано оптимальну модель, що враховує лінеаризовані механічні характеристики матеріалів-складників. Виклад матеріалу. Для математичного моделювання у роботі застосовано комбіновану модель Румпфа та Оноду, на основі якої проведено розрахунки залежності міцності тіла до термічної обробки. Враховуючи модель Рі та Еріна, досліджено вплив на межу текучості матеріалу швидкості деформації та енергії активації. На основі узагальненої моделі вивчено вплив об’ємної частки сполучної речовини, температури та швидкості деформації на міцність тіла. Встановлено, що міцність неспеченого тіла зростає зі зростанням об’ємної частки фракцій сполучної речовини і зменшується з підвищенням температури. Висновок. Результати, отримані на основі математичного моделювання міцності керамічних пористих тіл, узгоджуються з даними експериментальних досліджень, що підтверджує адекватність застосування даної моделі для дослідження міцності тіл у процесі СВС-спікання.


Ключові слова


окалина; сапоніт; пориста кераміка; міцність; сталь

Повний текст:

PDF

Посилання


ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

Алексюк М. М. Метод прогнозирования прочности пористой керамики / М. М. Алексюк // Проблемы прочности. − 2001. − № 2. − С. 130−136.

Дашкова Т. С. Залежність експлуатаційних характеристик виробів на основі неорганічних в'яжучих від параметрів пресування /

Т. С. Дашкова, В. В. Глуховський, І. В. Глуховський, В. А. Свідерський // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". – Харків : НТУ "ХПІ", 2012. – № 32. – С. 149−158.

Рудь В. Д. New porous penetrating material / В. Д. Рудь,

Ю. С. Повстяна, Л. М. Самчук, І. В. Савюк // Вісник Національного університету водного господарства та природокористування. −

Вип. № 4(68). − 2014. − С. 242−249.

Рудь В. Д. Перспективні можливості отримання нових пористих проникливих матеріалів з використанням природних мінералів /

В. Д. Рудь, Л. М. Самчук, Ю. С. Повстяна // Галузеве машинобудування, будівництво. − Вип. 2(41). − Полтава : ПолтНТУ, 2014. − С. 192−197.

Рудь В. Д. Аналіз дослідження властивостей сапонітової глини / Рудь В. Д., Самчук Л. М., Савюк І. В., Повстяна Ю. С. // Технологічний аудит та резерви виробництва. Технології харчової, легкої та хімічної промисловості. Вип. № 1/4 (21). − Харків, 2015. – C. 54-57.

Lombardo S.J. Pressure Distribution during Binder Burnout in Three-Dimensional Porous Ceramic Bodies with Anisotropic Permeability /

S.J. Lombardo, Z.C. Feng // J. Mat. Res. − 17. − 2002. − Pр. 1434-1440.

Lombardo S.J. Determination of the Minimum Time for Binder Removal and Optimum Geometry for Three-Dimensional Porous Green Bodies / S.J. Lombardo and Z.C. Feng // J. Am. Ceram. Soc. − 2003. − 6 [12]. − Pр. 2087-2092.

Onoda G. Theoretical Strength of Dried Green Bodies with Organic Binders / G. Onoda // J. Am. Ceram. Soc. − 59 [5]. − 1976. − Pр. 236- 239.

Ree T. Rheology / T. Ree, H. Eyring. − Vol. II. − New York : Academic Press Publ. − 1958. − Pр. 83–144.

Sachanandani R. Modeling of green body strength, internal pressure, and stress in porous ceramic bodies during thermal debinding / R. Sachanandani, S. J. Lombardo // Journal of Ceramic Processing Research, 2011. − Vol. 12, no. 1. − Pp. 5-11.

REFERENCES

Aleksyuk M.M. Metod prognozirovaniya prochnosti poristoj keramiki [Prediction method of porous ceramics strength]. Problemy prochnosti [Problems of strength]. 2001, no. 2, pp. 130−136. (in Russian).

Dashkova T.S., Gluhovs'kij V.V., Gluhovs'kij I.V. and Swiders’kij V.A. Zalezhnіst' ekspluatacіjnih harakteristik virobіv na osnovі neorganіchnih v'yazhuchih vіd parametrіv presuvannya [Dependence of the performance of products based on inorganic binders parameters of extrusion]. Vіsnik Nacіonal'nogo tehnіchnogo unіversitetu "HPІ" [Proceedings of the National Technical University "KPI"]. Kharkov : NTU "HPI" Publ., 2012, no. 32, pp. 149−158. (in Ukrainian).

Rud’ V.D., Povstyana Yu.S., Samchuk L.M. and Savyuk I.V. New porous penetrating material. Vіsnik Nacіonal'nogo unіversitetu vodnogo gospodarstva ta prirodokoristuvannya [Proceedings of the National University of Water and Environment]. Vol. no. 4 (68), 2014, pp. 242−249. (in English).

Rud’ V.D., Samchuk L.M. and Povstyana Yu.S. Perspektivnі mozhlivostі otrimannya novih poristih proniklivih materіalіv z vikoristannyam prirodnih mіneralіv [Promising opportunities for penetrating new porous materials using natural minerals]. Galuzeve mashinobuduvannya, budіvnictvo. [Sector engineering, construction]. Poltava : PoltNTU Publ., 2014, vol. 2 (41), pp. 192−197. (in Ukrainian).

Rud’ V.D., Samchuk L.M., Savyuk I.V. and Povstyana Yu.S. Analіz

doslіdzhennya vlastivostej saponіtovoї glini [Analysis study of the properties of saponite clay]. Tehnologіchnij audit ta rezervi virobnictva. Tehnologії harchovoї, legkoї ta hіmіchnoї promislovostі [Technology audits and reserves production. Technology food, light and chemical industries]. Kharkov, vol. no. 1/4 (21), 2015, pp. 54−57. (in Ukrainian).

Lombardo S.J. and Feng Z.C. Pressure Distribution during Binder Burnout in Three-Dimensional Porous Ceramic Bodies with Anisotropic Permeability. J. Mat. Res., 17, 2002, рр. 1434-1440.

Lombardo S.J. and Feng Z.C. Determination of the Minimum Time for Binder Removal and Optimum Geometry for Three-Dimensional Porous Green Bodies, J. Am. Ceram. Soc., 2003, 6 [12], рр. 2087-2092.

Onoda G. Theoretical Strength of Dried Green Bodies with Organic Binders. J. Am. Ceram. Soc., 59 [5], 1976, рр. 236-239.

Ree T. and Eyring H. Rheology. New York : Academic Press Publ., vol. II, 1958, рр. 83–144.

Sachanandani R. and Lombardo S.J. Modeling of green body strength, internal pressure, and stress in porous ceramic bodies during thermal debinding. Journal of Ceramic Processing Research, 2011, vol. 12, no. 1, pp. 5 11.


Пристатейна бібліографія ГОСТ