Жоғары концентрациялы алюминий тотығы суспензиясының гидродинамикасы және жылуалмасуын фазалық құрылымдық өзгеруімен сандық зерттеу

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 39 бет
Таңдаулыға:

Жылуфизика және техникалық физика кафедрасы

ДИПЛОМ ЖҰМЫСЫ

мамандық 050723 - «Техникалық физика»

Орындаған:

4-курс студенті Ахметжанова М. М

(қолы)

Ғылыми жетекші:

оқытушы Саттинова З. К

(қолы)

«Қорғауға жіберілді»

Кафедра меңгерушісі Бөлегенова С. А.

(қолы)

Алматы, 2012

Реферат

Бітіру жұмысы: 46 -беттен, 1 кіріспеден, 3 - бөлімнен, 33 -формуладан, 1 қорытындыдан және 9-әдебиеттр тізімінен тұрады.

Негізгі объектісі: Аллюминий тотығы суспензиясы

Негізгі сипаттаушы сөздер: ағыс, жылуалмасу, ламинарлык ағыс

Глоссарий

Реология -серпімді, пластикалы, тұтқыр қасиеттерінің үйлестіктерінен

тұратын тұтас ортаның деформациясы мен аққыштығын

қарастыратын ғылым.

Суспензия - тұтқыр сұйықта таралған өте ұсақ қатты бөлшектер

Конвективті жылуалмасу - жылудың температурасы көп аймақтан

температурасы аз аймаққа сұйық немесе газ ағынымен

жылу тасымалы арқылы таралады.

Коагуляция- дисперсті бөлшектерді молекулярлық күштер арқылы

жабыстырып, біріктіріп үлкейту, ірілендіру.

Дисперсті орта - Қүрамында басқа сұйықтардың ұсақ тамшылары бар сұйықты

Белгілеулер

r - көлденең координата, м;

z- бойлық координата, м;

λ ₁ - құбырдың алюмини корпусының жылуөткізгіштігі, Вт/(мК) ;

δ ₂ - жылу құбырының радиусы, м;

L ₁ - булану аймағының ұзындығы, м;

q - жылу ағынының меншікті тығыздығы, Вт/м ² ;

L ₂ - конденсация аймағының ұзындығы, м ;

T _б - беттің температурасы, K ;

δ ₁ - құбырдың ішкі радиусы, м ;

T ₂ - сұйықтың температурасы, К;

P ₃ - будың қысымы, Па;

σ - беттік керілу, Н/м; R - беттің қисықтығының радиусы, м;

U ₂ - сұйық фазадағы жылдамдықтың бойлық құраушысы, м /с;

μ - динамикалық тұтқырлық, H*c/м ² ;

ε ₁ - кеуектілік;

ρ ₂ - тығыздығы (сұйық фаза), кг/м ³ ;

λ ₂ - жылуөткізгіштігі (сұйық фаза), Вт/(м. K) ;

δ - бу каналының радиусы, м;

W ₁ - массалық булану жылдамдығы, кг/(м ² . c) ;

Q - фазалық ауысу жылуы, Дж/кг;

U ₃ - жылдамдықтың бойлық құраушысы, бу фазасындағы, м/с;

V ₃ - радиал жылдамдық құраушысы, бу фазасындағы, м/с;

T _KP - критикалық температура, Па.

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ 4-6

І АЛЮМИНИЙ ТОТЫҒЫНАН ЖАСАЛҒАН КЕРАМИКАЛЫҚ МАТЕРИАЛДАРДЫҢ ҚАСИЕТТЕРІ ЖӘНЕ ҚҰРЫЛЫМЫ

І. 1. Механикалық және термомеханикалық қасиеттері…… . . . 7-11

І. 2. Жылуфизикалық қасиеттері. 11-13

І. 3. Термиялық және электрофизикалық қасиеттері13-16

ІІ Алюминий тотығы суспензиясының реологиясы. фазалық ағын теориясы және оның тәжірибелік негізі

іі. 1. Алюминий тотығы суспензиясының реологиясы және реологиялық теңдеулері. …. . 17-20

ІІ. 2. суспензиялардың фазалық құрылымы. Теориялық негізі

. . ………21-22

II. 3. Жылу алмасу және фазалык ағын. …. . 22-25

III ЕСЕПТЕУ ЭКСПЕРИМЕНТ НӘТИЖЕЛЕРІ

III. 1. Алюминий суспензиясының құбыр бойымен жылдамдық құраушыларының таралуы . . . …25-27

III. 2. Құбыр бойымен ағысы кезінде алюминий суспензиясының тығыздығы мен қысымының өзгеруі. 27-30

ҚОРЫТЫНДЫ . . . 44-45

Қолданылған әдебиеттер тізім. . 46

Кіріспе

Жалпы тарихи тұрғыдан керамика деп - минералдық қосымшаларды араластыра отырып, саз бен оның қоспаларынан алынатын бұйымдар мен материалдарды атайды. Адамзаттың техникалық прогреске қадам басуымен, керамикалық материалдар арасында өнеркәсіптің пайда болуы және дамуының нәтижесінде техникалық керамика класы қалыптасты. «Керамика» ұғымының ауқымы кеңейе түсті: саздан жасалатын дәстүрлі материалдардан өзге оның қатарына таза тотықтардан, карбидтерден, нитридтерден және т. б. алынатын материалдарды да жатқызатын болды. Екінші дүниежүзілік соғыстан соң техникалық керамика конденсаторларды, микросызбалардың үлгілерін, термисторлар мен варисторларды жасау үшін радиоэлектроникада, атом өнеркәсібінде, зымырандық техникада кеңінен қолданыла бастады. ХХ ғасырдың соңғы онжылдығында құрылысқа бағытталған керамикалық материалдар пайда бола бастады.

Заманауи материалдар әлемінде керамиканың алатын орны аса үлкен, өйткені, оның физикалық және химиялық қасиеттерінің ауқымы өте кең. Керамика қышқылданбайды және металдармен салыстырғанда жоғары температура аймағында аса орнықты. Керамикалық материалдардың серпімділік модулі металдарға қарағанда бір ретке жоғары. Керамикалардың арасында термиялық ұлғаю коэффициенті үлкен де, кіші де (тіпті, теріс болуы да мүмкін) материалдарды кездестіруге болады. Түрлі электрфизикалық қасиеттері бар керамикалық материалдардың да қатары көп. Олардың арасында диэлектриктер де, жартылайөткізгіштер де, өткізгіштер де (өткізгіштігі бойынша металдармен теңесетін) және асқынөткізгіштер де бар.

Қазіргі заманғы құрылыстық және инструменталды керамиканың маңызды құраушылары - алюминийдің, цирконидің тотықтары, кремнийдің, бордың, алюминий нитридтері, кремний мен бор карбидтері, олардың қатты ерітінділері мен түрлі композиттер. Керамиканың жарқын болашағы өзге материалдармен салыстырғанда оның қасиеттерінің сан алуан түрлілігімен түсіндіріледі. Сонымен қатар оның шикізатына қол жетімді, технологиясына аз энергия жұмсалады, зиянды орталардағы керамикалық қондырғылардың ұзақ мерзімді жарамдылығы аса зор қызығушылық туғызып отыр. Керамика өндірісі, әдетте, қоршаған ортаны металлургия сияқты ауыр дәрежеде ластамайды.

Керамикалық материалдардың металдар мен полимерлерге қарағанда биологиялық үйлесімділігі жоғары және аталмыш жайт оларды медицинада жасанды ағза бөліктерін имплантациялау үшін, сонымен қатар биотехнология мен гендік инженерияда құрылыс материалы ретінде қолдануға мүмкіндік береді.

Техникалық керамика - материалдардың салыстырмалы жаңа түрі және сондықтан оны өндіру масштабы көлемі және құны бойынша дәстүрлі және полимерлік материалдардың өндірісінен қалып қояды. Осыған қоса оны шығарудың қарқыны (жылына 15-тен 25% дейін) болат, алюминий және өзге металдардың cәйкес көрсеткіштерінен асып түседі. Қазіргі таңда АҚШ пен Жапония керамиканың негізгі өндірушілері болып табылады. АҚШ металл өңдеу үшін бағытталған құрылыс керамикасы саласында басымдылық танытады. Жапонияда құрылыс керамикасын өндірумен қоса қызметтік керамика (электрондық құрылғылардың негізгі құраушысы) саласы да қарқынды дамып келеді.

І АЛЮМИНИЙ ТОТЫҒЫНАН ЖАСАЛҒАН МАТЕРИАЛДАРДЫҢ ҚАСИЕТТЕРІ ЖӘНЕ ҚҰРЫЛЫМЫ

Пісірілген керамикалық материал әдетте қос фазадан тұрады: кристалдық және аморфты (шыны тәрізді) . Кристалдық фазаның өзі нақты химиялық қосылыстардан, қатты ерітінділерден, ену фазасынан тұрады. Аморфты фаза әрқашанда дәстүрлі керамикаларда, сонымен қатар техникалық керамиканың кейбір түрлерінде кездеседі. Өйткені, аталған материалдардың құрамында SiO ₂ сынды шыны тәрізді күйді тудырушы тотық бар. Шыны фазасының мөлшері 60%-ға дейін жетеді. Құрылыс пен конструкциялық бағытта қолданылатын керамикада шыны фазасы болмайды, өйткені, оның болуының салдарынан материалдың беріктілік қасиеті тоқырауға ұшырайды.

Барлық пісірілген керамикалық материалдар кеуектерден тұрады. Оларды екі топқа жіктейді: жабық кеуектер - қоршаған ортамен мүлде әсерлеспейді; ашық кеуектер - қоршаған ортамен байланыста болады.

Керамиканың кейбір түрлерінде, мысалы, керамикалық сүзгілерде кеуектік мақсатты бағытталған түрде пайда болып, қалыптасады. Өзге керамикалардың технологиясында, мысалы, отқа берік түрлерінде нақты кейбір кеуектілік болады. Оның әсерінен бұйымның қолданушылық қасиеті айтарлықтай кеми қоймайды. Құрылыс және конструкциялық бағыттағы берік керамиканың технологиясында кеуектілік-зиянды фактор болып есептеледі, өйткені, ол бұйымның беріктілік қасиеттерінің деңгейін төмендетеді.

Керамикалардың кеуектілігі мен тығыздығын мынадай көрсеткіштермен сипаттайды:

1. Негізгі (теориялық) тығыздық ρ _н , г/см ³ - кеуексіз материалдың тығыздығы;

2. Жалған тығыздық ρ _ж, г/см ³ - кеуекті материалдың тығыздығы;

3. Салыстырмалы тығыздықы ρ _ж /ρ _н ;

4. Негізгі кеуектілік П _н , - материалдың жалпы көлеміне қатысты пайызбен немесе үлеспен өрнектелген барлық кеуектердің қосындының көлемі.

5. Жалған (ашық) кеуектілік - ашық кеуектердің көлемі, қайнау барысында сумен толтырылады, материалдың жалпы көлеміне қатысты пайызбен өрнектеледі.

І. 1. Механикалық және термомеханикалық қасиеттер

Бөлме температурасында керамикаларға механикалық кернеулердің әсерінен айтарлықтай үлкен емес серпімді деформациядан соң қалыптасатын морт сынғыштық тән. Осы қасиетімен керамика металдардан едәуір ерекшеленеді. Металдар үшін пластикалық деформация шамасының мәні айтарлықтай үлкен болады. Керамиканың беріктілік қасиетін бағалау үшін сығу σ _с және майыстыру σ _м кезіндегі беріктілік шегінің шамасы қолданылады. Осы кездегі құрылыс және конструкциялық керамиканың беріктілігі майыстыру кезіндегі беріктілік шегімен бағаланады. Керамиканың механикалық беріктілігі сынақтан өтетін бұйымның көлеміне тәуелді. Көлемі үлкен бұйымдарда қауіпті ақаулардың болу ықтималдығы жоғары, олардың орташа беріктілігі аздау. Вейбул теориясына сай көлемдері V ₁ және V ₂ қос үлгіні созу барысындағы беріктілік мәндерінің қатынасы мынадай болады:

$\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \sigma_{1}/\sigma\ = (V_{2}/V_{1}) 1/m,$ (1)

мұндағы m - материалдың біртектілігін сипаттайтын тұрақты. m - неғұрлым үлкен болған сайын соғұрлым материал да біртекті бола түседі. Керамиканың беріктілігіне микроқұрылым айтарлықтай әсер етеді: кристалдық фазалардың мөлшерлік қатынасы, шыны фазаның құрамы мен құрылысы, түйірлерінің өлшемдері, кеуектілік. Кристалдық фазалардың құрамының артуы және түйірлердің өлшемдерінің кемуі беріктіліктің артуына алып келеді. Керамикада шыны фазаның болуы көптеген жағдайларда беріктіліктің артуына алып келеді. Кеуектер көлденең қиманың ауданын азайтып қана қоймай, сонымен қатар кернеулерді тұрақтандырғыштардың да рөлін атқарады. Керамиканың беріктілігінің кеуектілікке тәуелділігі Рышкевич өрнегімен сипатталады:

$\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \sigma\ = \sigma_{0}exp( - nП),$ (2)

мұндағы n - 4-7 аралығында өзгеретін тұрақты; П - үлестермен өрнектелетін кеуектілік, σ ₀ - кеуексіз керамиканың беріктілігі. Осы тәуелділіктен 5% кеуектілікте беріктілік кеуектерден толығымен арылған материалмен салыстырғанда 25-40% кемиді, ал 10% кеуектілікте шамамен екі есе азаяды.

Керамиканың маңызды беріктілік сипаттамасы - материалда сызаттардың таралуына қарсыласу қабілеті, яғни сызаттарға орнықтылық.

Ол мөлшерлік тұрғыдан өлшемділігі МПа⋅м ^1/2 болатын кернеулердің интенсивтілігінің критикалық коэффициентімен К _1с анықталады. Сызаттарға орнықтылық арнайы әдістемелердің көмегімен анықталады. Олардың ішінде алмаз пирамидасының таңбалау әдісі кеңінен қолданылады. Үшінші маңызды қасиеті - қаттылық - керамиканың механикалық қасиеттерінің деңгейін анықтайды. Әдеттегі температурада керамикалық материалдар жүктеме кезінде пластикалық деформацияға ұшырамағанымен дегенмен де алмаз инденторды керамиканың бетіне енгізгенде инденторға жақын жатқан материалдың микрокөлемдерінде пластикалық деформация пайда болады. Осы деформацияға материалдың қарсыласуы қаттылықпен бағаланады. Керамиканың қаттылығын анықтау үшін негізінен Виккерс әдісі (HV) мен микроқаттылықты (H _μ ) анықтау әдісі қолданылады.

Майыстыруға беріктілік, сызаттарға орнықтылық пен қаттылықтан өзге керамикалардың механикалық қасиеттері серпімділік модулімен Е, ығысу модулімен G және Пуассон коэффициентімен бағаланады. Серпімділік модулі мына өрнектен анықталады:

$\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \varepsilon\ = \ \sigma/Е,$ (3)

мұндағы ε - серпімді деформация, σ - нормаль кернеу. Ығысу модулі ығысу деформациясы мен жанама кернеуді байланыстыратын дәл осындай өрнектің құрамына енеді:

$\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \gamma\ = \ \tau/G,$ (4)

мұндағы γ - серпімді ығысу деформациясы, τ - максимал жанама кернеу. Пуассон коэффициенті мына өрнектен анықталады:

$\nu\ = \ (\mathrm{\Delta}d/d) /(\mathrm{\Delta}l/l),$ (5)

мұндағы ∆d/d - салыстырмалы қысқару, ∆l/l - сыналатын үлгінің салыстырмалы ұзаруы. Көптеген керамикалар үшін ν шамасы 0, 2-0, 25 аралығында жатады, ал пластикалық деформация барысында әдетте ν = 0, 5 болады. E және G модульдерінің арасында мынадай тәуелділік бар:

$\ G\ = \ Е/2(1 + \nu) . \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \$ (6)

Керамикалық материалдардың көпшілігі жоғары температураларда жұмыс жасау үшін арналған. Осы жағдайларда керамиканың механикалық қасиеттерін бағалау үшін мынадай параметрлер қолданылады: керамиканың қысқа мерзімді беріктілігі, қолдану температурасы кезіндегі жүктеме барысындағы деформация температурасы және жорғалағыштық. Қолдану температурасы кезіндегі керамиканың беріктілігі әдеттегі температура мәніндегі беріктілікпен, сығу мен майыстыру кезіндегі беріктілік шегімен

бағаланады. Жүктеме барысындағы керамиканың әдеттегі (20°С) және жоғары (1000°С аса) температуралардағы басты ерекшелігі - жоғары температураларда керамикалық материал пластикалық деформацияға ұшырай бастайды. Жүктеме барысындағы деформация температурасын анықтау түрлі жылутехникалық қондырғыларды жүктемелеуде қолданылатын отқа берік материалдарды аттестациялау үшін жүргізіледі. Керамиканың деформация температурасы оның фазалық құрамымен, кристалдық фазасының балқу температурасымен, мөлшерімен және шыны фазасының тұтқырлығымен анықталады. Керамиканың деформация температурасын 2кг/см ² тең жүктемеде және 5град/мин қыздыру жылдамдығында анықтайды. Мынадай температуралар тіркеледі: жібудің басталу температурасы t _нр , аталған шама биіктігі 50 мм 0, 3мм болатын сыналып жатқан үлгінің сығылуына сәйкес келеді және 4 және 40% сығу деформациясына сәйкес келетін температуралар. Керамиканы қолданудың шекті температурасы t _нр мен t _{4% деф} аралығында жатады. Жылжығыштық деп материалға жоғары температура мен механикалық кернеулер бірмезгілде әсер еткенде оның қайтымсыз пластикалық деформациясын атайды. Жылжығыштықтың бірнеше механизмдері анықталған: дислокациялық, диффузиялық, тұтқыр ағыс. Керамикалық материалдарға материалдың түйірлер шекарасы бойымен тұтқыр ағысына негізделген жылжығыштық механизмі тән. Тұрақты температура мен кернеу мәндерінде уақытқа қатысты керамиканың жылжу жылдамдығының үш сатысы ажыратылады (1 сурет) .

Сурет 1 - керамиканың жылжу қисығы

мұндағы ε ₀ - керамиканың аққыштық шегіне сәйкес келетін деформация;

I - орнықпаған жылжығыштық бөлімшесі; II - орныққан жылжу бөлімшесі;

III - қысқа мерзімді жылжу бөлімшесі; ε _р - бұзылу барысындағы керамиканың деформациясы. Жылжу 1500-1800 ^° С температура мен 1-10 МПа кернеу мәндеріндегі орныққан жылжу кезеңіндегі керамиканың деформация жылдамдығымен бағаланады:

$\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ d\varepsilon/dt\ = \ Se - Q/RT\sigma n,$ (7)

мұндағы S - құрылымдық фактор, Q - активация энергиясы, R - газ тұрақтысы, Т - температура, σ - кернеу, n = const .

І. 2. Жылуфизикалық қасиеттері

Жылуфизикалық қасиеттерге жылусиымдылық, жылуөткізгіштік, температура өткізгіштік пен термиялық ұлғаю жатады. Аталған қасиеттердің маңызы зор, өйткені, олар керамиканың термиялық орнықтылығын анықтайды. Аталған жылу зат атомдарының тербелісін күшейтуге және электрондардың қозуына жұмсалады. Жылуөткізгіштік жылудың материал арқылы таралу жылдамдығын анықтайды:

$\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ dQ/dt\ = \ - \lambda dT/dx,$ (8)

мұндағы λ - жылуөткізгіштік коэффициенті, dT/dx - температуралар градиенті. Қатты денеде жылу берілудің қос механизмі анықталған: атомдардың серпімді тербелістерімен - фонондармен жылу тасымалы және электрондардың қозғалысы. Тотықты керамикаға жылудың фонондық таралу мехнизмі жақын. Жылуөткізгіштік коэффициенті фонондардың еркін жүру жолымен бағаланады. Төменгі температураларда фононның жүру жолының ұзындығы айтарлықтай үлкен, бұл атомдардың тербелістерінің гармоникалығына байланысты. Жылуөткізгіштіктің температураға тәуелділігінің қос бөлімшесі бар: сипаттық температурадан төмен жатқан облыс (немесе Дебай температурасы) және Дебай температураларынан кейінгі облыс (2 сурет) .

Сурет 2 - Алюминий керамикасының жылуөткізгіштігінің температураға тәуелділігі

Дебай температурасына дейінгі облыстарда жылуөткізгіштік атомдық тербелістердің ангармоникалығына тәуелді болады, бұл иондар торындағы атомдық массалардың әр түрлілігіне негізделген. Кристалл торының едәуір күрделі құрылымы, ақаулардың, шыны фазасының болуы және кеуектілік керамиканың жылуөткізгіштігін қосымша кемітеді.

Керамиканың термиялық ұлғаюы сызықты термиялық ұлғаюдың орташа коэффициентімен (СҰТК) сипатталады, ол мына өрнектен анықталады:

$\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \alpha ср = (lt - lt_{0}) /lt_{0}(t - t_{0}),$ (9)

мұндағы l _t0 - бөлме температурасындағы үлгінің ұзындығы, l _t - өлшеу температурасындағы үлгінің ұзындығы. Тотықтардың СҰТК әдетте температура жоғарылаған сайын артады, бұл кристалл торындағы иондардың байланыс күштерінің әлсіреуімен түсіндіріледі. Төмендегі кестеде алюминий оксиді керамикасының физика-механикалық қасиеттері келтірілген.

1 кесте. А1 ₂ О ₃ негізіндегі инструменталдық керамиканың физика-механикалық қасиеттері

Керамиканың маркасы

Майыстыру барысындағы беріктілік шегі, МПа

Жылутұрақтылығы, °С

Керамиканың маркасы: ЦМ-332(микролит)

Майыстыру барысындағы беріктілік шегі, МПа: 475

Жылутұрақтылығы, °С: 1400

Керамиканың маркасы: В-З

Майыстыру барысындағы беріктілік шегі, МПа: 650

Жылутұрақтылығы, °С: 1100

Керамиканың маркасы: ВОК-60

Майыстыру барысындағы беріктілік шегі, МПа: 675

Жылутұрақтылығы, °С: 1100

Керамиканың маркасы: ОНТ-20(кортинит)

Майыстыру барысындағы беріктілік шегі, МПа: 700

Жылутұрақтылығы, °С: 1200

І. 3. Термиялық және электрофизикалық қасиеттер

Термиялық қасиеттер материалдың жоғары температураларға қарсыласу қабілетін сипаттайды. Керамикалар үшін маңызды термиялық қасиеттерге отқа беріктілік, термиялық орнықтылық пен термиялық ескіру жатады.

Керамикалық материалдардың отқа беріктілігі олардың еру температурасымен анықталады. «Еру температурасы» және «балқу температурасы» түсініктерінің айырмашылығын ескерген жөн. Балқу температурасы заттың кристалдық күйінің сұйыққа өтуінің физикалық сипаты болып табылады және оның нақты мәні бар. Алайда, көптеген керамикалық материалдарда кристалдық фазамен қоса аморфты фаза да болады, осының салдарынан қыздыру барысында тұтқырлығы аз күйге өту - еру процесі біртіндеп жүзеге асады. Материалдың нақты тұтқырлыққа жетуіне еру температурасы сәйкес келеді.

Отқа беріктілікті тұрақты қыздыру барысында биіктігі 30мм тең конустық үлгіде анықтайды. Балқу дәрежесіне қарай конустың төбесі негізіне қарай ығысады. Конустың түсу мезетіне сәйкес келетін температура керамиканың отқа беріктілігін анықтайды.

Термотұрақтылық деп керамиканың қолдану барысында бұзылуға ұшырамай, температураның тербелісіне төзімділік қабілетін атайды.

Керамиканың термотұрақтылығы салыстырмалы қыздыру мен суыту жағдайларында температуралардың критикалық айырымымен бағаланады, ол мына өрнектен анықталады:

$\ \ \ \ \ \ \ \ \ \mathrm{\Delta}T = \ \lambda(1 - \nu) \sigma в/\alpha c\rho E,$ (10)

мұндағы λ- жылуөткізгіштік коэффициенті, ν - Пуассон коэффициенті, σ _в -беріктілік шегі, α - термиялық ұлғаю коэффициенті, c-меншікті жылусиымдылық, ρ - тығыздық, Е - Юнг модулі. Отқа берік заттар үшін термотұрақтылықты анықтаудың тікелей әдісі қолданылады: кірпіштің жақтауын 850°С және 1300°С дейін қыздырып, содан соң ағын суда суытады. Термотұрақтылық зат бұзылуының салдарынан 20%-ға жуық салмағын жоғалтуымен сипатталады. Керамиканың термиялық ескіруі - бұйымдарды жоғары температуралық қолдану барысындағы қайта кристалдану процесіне негізделген материал түйірі өлшемінің артуы. Түйір өлшемі жүз микронға дейін жетуі ықтимал, осының нәтижесінде керамиканың беріктілік қасиеттері күрт төмендеп кетеді. Түйір өлшемінің өсуі мына өрнектен анықталады:

$\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ D\ = \ D_{0}exp( - Q/RT) \tau n,$ (11)

мұндағы D ₀ - түйірдің бастапқы өлшемі, Q - қайта кристалданудың активация энергиясы, n=const (тотықтар үшін n=1/3), τ - Т температурадағы төзімділік уақыты, сағ. Кез келген диэлектрик сияқты техникалық керамиканың маңызды электрофизикалық қасиеттері - диэлектрлік өтімділік ε, диэлектрлік өтімділіктің температуралық коэффициенті ТК _ε , меншікті кедергі ρ (Омּм), диэлектрлік шығындар tg δ, электрлік беріктілік немесе тесіп өтетін кернеулік Е _тө . Керамиканың электрофизикалық қасиеттері керамиканың аталған түрін қалыптастыратын кристалдық фазалардың құрамымен және құрылымымен анықталады. Керамикалық материалдардың кристалдық фазалары көптеген жағдайларда иондық немесе ковалентті байланыстардан тұратын кристалдарды береді. Керамикалық материалдарда еркін электрондар толығымен болмайды. керамиканың электрофизкалық қасиеттері анағұрлым жоғары болады. Аталған қасиеттерге сәйкес жиілікте бастапқы материалдарды қолданып, массаларды мұқият дайындай және өңдей отырып, сондай - ақ, белгіленген жағдайларда күйдіре отырып қол жеткізеді. Салыстырмалы диэлектрлік өтімділік ε берілген диэлектриктен жасалған пластиналарды вакуумға алмастыру барысындағы конденсатордың қабаттарындағы зарядтардың қатынастары арқылы анықталады:

$\ \ \ \varepsilon\ = C/C_{B}$ , (12)

Конденсатор сиымдылығының мұндай өзгерісі диэлектриктің поляризациясы құбылысының нәтижесінде орын алады. Поляризация дегеніміз - кристалл торының құрылымдық элементтерінің (электрондар, атомдар, иондар және т. б. ) электр өрісінің әсерінен өзінің қалыпты күйінен

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.