СТЕКЛА ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ КЕРАМИКИ НА ОСНОВЕ Al2O3 И MgO

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Соединение керамических изделий из оксидов магния и алюминия является сложной задачей ввиду существенной разницы в значениях температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР) материалов. Фактическая разница в ТКЛР сочленяемых компонентов составляет 5 · 10-6 K-1. В данной работе исследована возможность применения силикатных стекол для соединения керамических изделий на основе оксида магния и оксида алюминия, так как свойства стекол могут быть адаптированы к конкретным материалам путем выбора соответствующих компонентов и их пропорций. Герметики на основе стекол дешевы в изготовлении, демонстрируют приемлемую стабильность в окислительных и восстановительных средах, обладают хорошей адгезией и смачиваемостью. Для соединения керамических изделий из оксида магния и оксида алюминия разработано четыре состава стекол с добавками оксидов щелочных и щелочноземельных металлов. Определены их температурный коэффициент линейного расширения, температуры стеклования и размягчения. Температура стеклования стекол находится в диапазоне 458–613°C. Температура размягчения стекол составила от 504°C до 687°C. Температура эксплуатации керамического соединения составляет 650°C, поэтому стекло должно обладать температурой размягчения (Ts) в диапазоне 650–680°C. Стеклогерметики 930 и 6515 имеют низкую температуру размягчения и не могут быть использованы при температуре эксплуатации 650°C. Проведены опытные склейки образцов из Al2O3 и MgO с использованием стекол 508 и 509. Соединение керамических деталей из оксида алюминия и магния с применением стеклогерметика 509 показало неудовлетворительные результаты. Установлено, что герметичное соединение сочленяемых компонентов возможно с применением стеклогерметика 508 с добавками оксидов щелочных и щелочноземельных металлов.

Об авторах

В. А. Никонорова

Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН

Email: v.nikonorova@ihte.ru
Екатеринбург, Россия

А. В. Кучугуров

Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН

Екатеринбург, Россия

М. В. Ерпалов

Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения РАН

Екатеринбург, Россия

Список литературы

  1. Othman A.G.M., Khalil N.M. Sintering of magnesia refractories through the formation of periclase–forsterite–spinel phases // Ceramics International. 2005. 31 (8). Р. 1117–1121. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2004.11.011
  2. Othman A.G.M. Effect of talc and bauxite on sintering, microstructure, and refractory properties of Egyptian dolomitic magnesite // British Ceramic Transactions. 2003. 102. P. 265–271. https://doi.org/10.1179/096797803225009391
  3. Добросмыслов С.С., Симунин М.М., Воронин А.С., Фадеев Ю.В., Задов В.Е., Нагибин Г.Е., Хартов С.В. Исследование влияния наноразмерного волокна оксида алюминия на термостойкость огнеупорного бетона // Новые огнеупоры. 2020. № 12. С. 38–42. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2020-12-38-42
  4. Фэн Д., Ло С., Цзан Ц., Се Ч., Хань П. Влияние добавки Al2O3 + 4SiO2 на спекание и термостойкость керамики на основе MgO // Новые огнеупоры. 2016. № 8. С. 48–54. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2016-8-48-54
  5. Cunha-Duncan F.N., Balmori-Ramirez H., Sorrell C.C., Bradt R.C. Synthetic spinel-forsterite refractory aggregates from the sillimanite minerals // Minerals & Metallurgical Processing. 2003. 20. P. 143–152. https://doi.org/10.1007/BF03403147
  6. Mustafa E., Khalil N.M., Othman A.G. Sintering and microstructure of spinel–forsterite bodies // Ceramics International. 2002. 28 (6). P. 663–667. https://doi.org/10.1016/S0272-8842(02)00025-1
  7. Lin S.E., Cheng Y.R., Wei W.C.J. BaO–B2O3–SiO2–Al2O3 sealing glass for intermediate temperature solid oxide fuel cell // Journal of Non-Crystalline Solids. 2012. 358 (2). P. 174–181. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2011.09.013
  8. Hao J., Zan Q., Ai D., Ma J., Deng C., Xu J. Structure and high temperature physical properties of glass seal materials in solid oxide electrolysis cell // Journal of Power Sources. 2012. 214. P. 75–83. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.03.087
  9. Dong Z., Lai J., Huang W., Pang S., Zhuang H., Zhan H., Tang D., Chen K., Zhang T. A robust glass-ceramic sealing material for solid oxide fuel cells: Effect of Ba3Nb10O28 phase // Journal of the European Ceramic Society. 2019. 39 (4). P. 1540–1545. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2018.12.001
  10. Javed H., Zanchi E., D’Isanto F., Bert C., Ferrero D., Santarelli M., Smeacetto F. Novel SrO-Containing Glass-Ceramic Sealants for Solid Oxide Electrolysis Cells (SOEC): Their Design and Characterization under Relevant Conditions // Materials. 2022. 15. 5805. https://doi.org/10.3390/ma15175805
  11. Sun T., Xiao H., Guo W., Hong X. Effect of Al2O3 content on BaO–Al2O3–B2O3–SiO2 glass sealant for solid oxide fuel cell // Ceramics International. 2010. 36 (2). P. 821–826. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2009.09.045
  12. Kumar V., Arora A., Pandey O.P., Singh K. Studies on thermal and structural properties of glasses as sealants for solid oxide fuel cells // International Journal of Hydrogen Energy. 2008. 33 (1). P. 434–438. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2007.07.049
  13. Wang S.-F., Lu C.-M., Wu Y.-C., Yang Y.-C., Chiu T.-W. La2O3–Al2O3–B2O3–SiO2 glasses for solid oxide fuel cell applications // International Journal of Hydrogen Energy. 2011. 36 (5). P. 3666–3672. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2010.12.105
  14. Da Silva M.J., Bartolome J.F., De Aza A.H., Mello-Castanho S. Glass ceramic sealants belonging to BAS (BaO–Al2O3–SiO2) ternary system modified with B2O3 addition: A different approach to access the SOFC seal issue // Journal of the European Ceramic Society. 2016. 36 (3). P. 631–644. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2015.10.005
  15. Zhang T., Zou Q. Tuning the thermal properties of borosilicate glass ceramic seals for solid oxide fuel cells // Journal of the European Ceramic Society. 2012. 32 (16). P. 4009–4013. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2012.07.036

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».