ЗАСТОСУВАННЯ ДОЛОМІТІВ В ЯКОСТІ ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЇ КОНТЕЙНЕРІВ ВИСОКИХ ТИСКІВ ШЕСТИПУАНСОННИХ ПРЕСОВИХ УСТНОВОК

  • О.В. Савицький Інститут надтвердих матеріалів ім. В. M. Бакуля НАН України
  • В.В. Лисаковський Інститут надтвердих матеріалів ім. В. M. Бакуля НАН України
  • С.О. Гордеев Інститут надтвердих матеріалів ім. В. M. Бакуля НАН України
  • С.О. Івахненко Інститут надтвердих матеріалів ім. В. M. Бакуля НАН України
  • О.О. Заневський Інститут надтвердих матеріалів ім. В. M. Бакуля НАН України
Ключові слова: доломіт, теплопровідність, контейнер високого тиску, шестипуансонний прес, вирощування алмаза

Анотація

Метою роботи було визначення термостійкості порошків доломіту і його компактованих сумішей з рідким склом (силікатом натрію), яке використовувалось як зв’язка для ізостатичного пресування деталей. Основними методами дослідження служили диференціально-скануюча калориметрія, термогравіметричний аналіз і інфрачервона спектроскопія, котрі дозволили вивчити перетворення доломітових матеріалів під час нагрівання і визначити природу спостережуваних теплових ефектів.

В результаті досліджень визначено температурні межі фазових перетворень; методами сканувальної диференціальної калориметрії та термогравіметрії вивчено перетворення в порошках природного доломіту зернистістю 1000/200 та 160/20 мкм за атмосферного тиску і температур до 1200 °С; визначено температурні межі фазових перетворень – дисоціації CaMg(CO3)2 на кальцит, магнезит та вуглекислий газ за 310 –750 оС з подальшим розкладанням CaCO3 на CaO і СО2 в інтервалі температур 600 –935 °С. Встановлено, що перетворення дрібної фракції протікає за меншої на 82 °С температури і потребує на 104 Дж/г менше кількості теплоти.

Проведені дослідження з використанням інфрачервоної спектроскопії дозволили визначити характеристичні піки поглинання тепла в інфрачервоному діапазоні оптичних хвиль, із котрих зроблено висновок, що матеріал з оптимальним вмістом силікату натрію у якості зв’язки збільшує рівень поглинання теплового випромінювання, в результаті чого поліпшуються теплофізичні характеристики. Оцінка теплових властивостей для таких матеріалів виконана вперше і є оригінальною; вона дозволяє заключити, що теплоізоляція матеріалу поліпшується в 2,5 рази у порівнянні з вихідним складом.

Дослідження перетворень при відпалі сумішей доломіту з рідким склом за температур 160–300 °С дозволили оптимізувати склад матеріалу для застосування його для теплоізоляції і виготовлення деталей комірок високого тиску, що використовуються для контейнерів шестипуансонних пресових установок під час вирощування монокристалів алмазу методом температурного градієнта. Це дозволило забезпечити надійність та стабільність проведення процесів нагрівання ростових комірок в циклах тривалістю 200 –300 год.

Проведені дослідження дозволяють значно розширити клас матеріалів-теплоізоляторів для застосування в конструкціях стиснення великого об’єму шестипуансонних пресів з діаметром плунжера до 1000 мм і більше.

Опубліковано
2020-09-21
Розділ
Інструментальні, конструкційні та функціональні матеріали на основі алмазу і куб