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

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).