Разработка технологии конструкционных керамик из стружки алюминиево-кремниевого сплава

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

"Московский государственный индустриальный университет"

Кафедра "Материаловедения и технологии конструкционных материалов"

Пояснительная записка

К дипломному проекту

по специальности "Материаловедение в машиностроении"

на тему "Разработка технологии конструкционных керамик из стружки алюминиево-кремниевого сплава"

Студент-дипломник

О.В. Шикунова

Руководитель проекта,

А.Ю. Омаров

Москва 2012

Содержание

Введение

Глава 1. Обзор литературы

.1 Общие сведения о гидратах оксида алюминия

.2 Физико-химические особенности получения оксида алюминия по методу Байера

.3 Технологические аспекты синтеза оксида алюминия

.4 Возможные области применения оксида алюминия

.5 Применение нанокристаллического бемита

.6 Условия для получения тугоплавких соединений

.7 Технологии технической керамики

.8 Выводы из обзора литературы и постановка задачи

Глава 2. Описание оборудования и методики исследования

.1 Сканирующий электронный микроскоп

.2 Изучение фазового состава частиц осадка

.3 Определение прочностных свойств спеченных керамик

.4 Рентгеновский фазовый анализ

Глава 3. Свойства порошков оксида алюминия

.1 Тонкая структура порошковых проб № 1, № 2, № 3

.2 Рентгеновский фазовый анализ

.3 Петрографический анализ

.4 Сопоставительный анализ результатов определения размеров частиц гидроксидов алюминия по различным методикам

.5 Заключение по изучению свойств оксида алюминия

Глава 4. Технологическая схема спекания

.1 Обоснование выбранной технологической схемы

.1.1 Режим термообработки исходного гидроксида алюминия для образования γ и α - модификаций Al₂O₃

.1.2 Приготовление шихты и получение опытных образцов методом прессования

.1.3 Выжиг органической связки и спекание образцов

.2 Вид спеченных образцов

.3 Заключение по технологической схеме

Глава 5. Физико-механические свойства нового материала

.1 Определение усадки, плотности и пористости спеченного алюмооксидного материала

.1.1 Методика определения прочностных свойств

Глава 6. Обеспечение требований электробезопасности технологического процесса

.1 Основные понятия

.2 Классификация помещений, способов и средств электрозащиты

.3 Основные способы и средства электрозащиты

.4 Воздействие электрического тока на организм человека

.5 Расчёт параметров защитного заземления лабораторной установки

.6 Расчёт

Глава 7. Организационно-экономическая часть

.1 Меморандум конфиденциальности

.2 Резюме

.3 Задание на исследование

.4 План организации научно-исследовательской работы

.4.1 Используемое оборудование и приборы

.4.2 Численность работников, занятых исследованием

.5 Планирование научно-исследовательской работы

.5.1 Сетевое планирование и управление НИР

.5.2 Построение сетевого графика

.5.3 Расчет параметров сетевого графика

.6 План по определению затрат на исследование

.6.1 Определение капитальных затрат и амортизационных отчислений

.6.2 Определение затрат на материалы и комплектующие изделия

.6.3 Определение затрат на заработную плату

.6.4 Определение затрат на энергоносители

.6.5 Определение расходов по содержанию и эксплуатации оборудования

.6.6 Определение расходов на научные и производственные командировки

.6.7 Определение затрат на оплату работ, выполненных сторонними организациями и предприятиями

.6.8 Определение накладных расходов

.6.9 Составление сметы затрат на выполнение НИР

.7 Маркетинговые исследования

.8 Технико-экономическое обоснование НИР

Выводы

Список литературы

Реферат

 

Дипломный проект содержит 108 страниц машинописного текста формата А4, 26 рисунков, 21 таблицу, 45 литературных источников. Графическая часть дипломного проекта содержит 15 слайдов.

Ключевые слова: химическое диспергирование, тонкая структура, оксид алюминия, гидроксид алюминия, бимодальная пористость, ударный изгиб.

Основная задача дипломного проекта заключалась в разработке технологии конструкционных керамик из отходов рабочего цикла генератора водорода.

В дипломном проекте приведены результаты исследования химического диспергирования алюминиевого сплава, разработана технологическая схема спекания и приведены свойства полученных керамик.

 

Введение

В мире современных материалов керамике принадлежит заметная роль, обусловленная широким диапазоном ее свойств. Интерес к конструкционной керамике настолько возрос, что можно говорить об исследованиях в этой области как о важнейшей тенденции современного материаловедения.

Для получения высококачественной керамики необходимо измельчать исходное сырье и получать мелкодисперсную структуру. Это является трудоемким и энергоемким процессом. Эта проблема была разрешена путем перевода алюминиевых отходов и его сплавов в наноструктурированную гидроокись алюминия, что позволило получать керамику с высокими свойствами.

Объемы производства алюминия и его сплавов с каждым годом увеличиваются. В таких странах, как Индия, Исландия, Россия, Китай, ОАЭ, по оценкам аналитиков, в течение следующих четырех лет совокупные производственные мощности увеличатся минимум на 500 тысяч тонн в год. Алюминиевые сплавы нашли широкое применение в авиационной, автомобильной, тракторной промышленности, в приборостроении, а также при изготовлении предметов широкого потребления. В последнее время не осталось почти ни одной отрасли промышленности, где можно обойтись без алюминия и его сплавов.

Почти 10% от производимого алюминия остаются отходы при обработке резанием, которые переплавляет или используют, как втор сырье. Самым перспективным методом утилизация алюминия и его сплавов является химическое диспергирование в щелочных средах. В результате химической реакции получается нанострутурированный порошок гидроокиси алюминия, а также выделяется большое количества тепла, и водород - чистая энергия.

На предприятиях при обработке резанием масса алюминиевой стружки может составлять около 10% от массы обрабатываемых деталей. При использовании стружки в непереработанном виде безвозвратные потери ее возникают в результате коррозии, угара при переплаве, при транспортировании.

Все это привело к необходимости наиболее рационального использования отходов обрабатывающей промышленности. В ходе исследования появилась возможность переработки стружки алюминия и его сплавов с получением из нее высококачественной керамики. Сложность получения высококачественных керамик заключается в том, что их прочностные свойства зависят от дисперсности порошков. Для решения этой задачи необходимо использование порошков тонкодисперсной и даже нанодисперсной структуры. Поэтому разработанные технологии химического диспергирования представляют собой большой интерес.

В ходе изучения вышеперечисленных проблем в данной работе были поставлены следующие задачи:

изучение возможности утилизации отходов алюминия и его сплавов, а также их применения в качестве вторичного сырья;

изучение структуры, фазового состава и свойств порошков, образующихся в результате взаимодействия алюминия и его сплавов с водным раствором щелочи;

изучение структуры и свойств гидроксида алюминия, полученного с помощью химического диспергирования стружки алюминия и его сплавов;

разработка технологии спекания порошков, полученных данным методом.

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Общие сведения о гидратах оксида алюминия

Гидраты оксида алюминия (или гидраты глинозёма) относятся к классу кристаллогидратов, в которых оксид алюминия содержит химически связанную воду. Их общая формула Al₂O₃ · n H₂O (где n - количество молей воды).

Согласно современным данным гидроксид алюминия - полимерное соединение [1]. Ему характерна слоистая кристаллическая решетка (рис.1.1.1). Слои состоят из октаэдров Al(OH)₆, между слоями действует водородная связь. Получаемый по обменной реакции гидроксид представляет собой белый студенистый осадок. Состав и структура осадка существенно зависит от условий получения и времени его старения.

Получение гидроксида алюминия можно представить в виде следующей последовательности реакций [13]. При воздействии ионов OH- в аквакомплексах [Al(OH₂)₆]⁺³ происходит постепенное замещение молекул воды:

Рис. 1.1.1. Структура природного гидроксида алюминия (минерал гидраргиллит).

Рис. 1.1.2. Структурная формула осадка гидроксида алюминия.

[Al(OH₂)₆]⁺³ + OH- = [Al(OH)(OH₂)₅]⁺² + H₂O

[Al(OH)(OH₂)₅]⁺² + OH- = [Al(OH)₂(OH₂)₄]⁺ + H₂O

[Al(OH)₂(OH₂)₄]⁺ + OH- = [Al(OH)₃(OH₂)₃]⁰ + H₂O

Одновременно происходит полимеризация с образованием многоядерных комплексов и последующим образованием осадка переменного состава Al₂O₃ · n H₂O. Структурная формула осадка представлена на рис. 1.1.2. При отстаивании он постепенно переходит в кристаллический гидроксид алюминия - Al(OH₎₃ (с выделением воды) и теряет свою активность - стареет.

Указанная информация может быть полезна при получении осадка гидроксида алюминия из водного раствора путем любой химической реакции из различных прекурсоров, поскольку химизм процесса, по-видимому, будет неизменным.

Различают природные гидраты глинозёма (естественного происхождения) и искусственные, специально синтезированные в результате химических реакций [1 - 4].

К природным гидратам глинозёма относятся диаспор - Al₂O₃ · H₂O, бёмит - Al₂O₃ · H₂O (эти соединения имеют одинаковую химическую формулу, но различаются кристаллографически, имеют неодинаковые оптические свойства и плотность - табл.1.1.1.) и гидраргиллит (гиббсит) - Al₂O₃ · 3 H₂O [5].

В бокситовых горных породах могут находиться все разновидности гидратов глинозёма, однако чаще всего в них присутствует гидраргиллит и бёмит. Наряду с бокситами существуют диаспоровые горные породы, содержащие преимущественно минерал диаспор. Следует отметить, что указанные горные породы значительно загрязнены гидратами оксидов железа, кремния, марганца, кальция, магния, которые являются нежелательными примесями при производстве корундовых изделий [6].

Искусственный, специально синтезированный по методу Байера, гидрат глинозёма - Al₂O₃ · 3 H₂O (байерит), является значительно более чистым по сравнению с природным аналогом.

Таблица 1.1.1. Характеристика основных форм гидратов оксида алюминия

Наименование кристаллической формы Al2O3	Химическая формула	Теоретическое содержание Al2O3, %	Теоретическая плотность, г/см3	Изменение при нагревании
Гидраргиллит (гиббсит), байерит	Al2O3 · 3H2O	65,4	2,4	В интервале 290-340°C переходит в бёмит
Бёмит	Al2O3 · H2O	85,0	3,01	В интервале 290-550°C переходит в γ - Al2O3
Диаспор	Al2O3 · H2O	85,0	3,4	В интервале 450-500°C переходит в α - Al2O3

 

.2 Физико-химические особенности получения оксида алюминия по методу Байера

В технологии используют так называемые мокрый и сухой щелочной метод Байера [7, 8]. Первый из них получил наибольшее распространение.

Согласно мокрому щелочному методу прокаленный до 350 - 400°С и измельченный в порошок боксит обрабатывается в автоклаве при температуре 170°С и давлении 4 атмосферы раствором едкого натра. В результате образуется раствор алюмината натрия (вне раствора, в остатке остаются сопутствующие бокситу примеси SiO₂, Fe₂O₃ и другие оксиды), который отделяют от остатка и подвергают гидролизу. В процессе гидролиза из алюминатного раствора выпадает нерастворимый осадок гидроокиси алюминия Al(OH)₃ - байерит (его формула может быть записана как Al(OH)3, либо как Al₂O₃ · 3 H₂O). Химизм процесса описывается следующими реакциями:

Боксит (Al₂O₃ · 3 H₂O; Al₂O₃ · H₂O) +NaOH → NaAlO₂ (раствор)₂ + H₂O→ Al(OH)₃ ↓

В соответствии с сухим щелочным методом боксит подвергают спеканию с содой. При взаимодействии соды с оксидом алюминия, входящим в состав боксита, образуется NaAlO2 в твердой фазе. Затем алюминат натрия выщелачивают водой, а отделенный от примесей алюминатный раствор разлагают углекислотой с выделением гидроокиси алюминия. В этом случае имеют место следующие химические реакции:

Al₂O₃ + Na₂CO₃ → NaAlO_{2 (тв. фаза)} + CO_{22 (тв. фаза)} + H₂O → NaAlO_{2 (раствор)2 (раствор)} + H₂CO₃ → Al(OH)₃ ↓ + Na₂CO₃

Современная модификация метода Байера [9] предполагает использование некоторых специальных технологических приемов по очистке полученного осадка гидроокиси от натрия (помимо отмывки водой). Для этого осадок прокаливают в емкости вместе с шариками из SiO₂ при температуре образования натрий-силикатного соединения (Na₂O + SiO₂ → Na₂SiO₃). В этом случае ионы натрия эффективно связываются в соответствующий силикат. Для более глубокой очистки конечного продукта байерит путем термообработки переводят в безводную оксидную форму (γ-Al₂O₃), которую отмывают кислотами (соляной, азотной). Тогда удаляется 70-80% натрия. Возможно прокаливание γ-Al₂O₃ в смеси с борной кислотой, при этом натрий связывается в водорастворимую соль. Таким образом, содержание натрия (в пересчете на Na₂O) достигнет тысячных долей %.

1.3 Технологические аспекты синтеза оксида алюминия

Оксид алюминия (безводный) имеет несколько кристаллических модификаций (табл.1.3.1.), среди которых, безусловно установлены α-, β - и γ- модификации Al₂O₃ [10-12]. При этом α и γ кристаллические формы этого соединения представляют собой чистый оксид алюминия, а β - Al₂O₃ (β - глинозём) представляет собой обозначение группы алюминатов, отличающихся высоким содержанием оксида алюминия. Химический состав этих соединений в общем виде может быть представлен формулами: МеО · 6 Al₂O₃ и Ме₂О · (11-12)Al₂O₃, где МеО = СаО, ВаО, SrO, Ме₂О = Na₂O, K₂O, Li₂O и др [2, 6].Содержание щелочных и щелочноземельных оксидов может составлять до 8-10%. Указанные алюминаты могут образовываться в результате взаимодействия оксида алюминия с примесными, либо специально введенными оксидами МеО и Ме₂О. При нагревании до 1600 - 1700°С β - глинозём разлагается на α- Al₂O₃ с выделением соответствующего оксида в газообразном состоянии.

Для получения γ - Al₂O₃ и α- Al₂O₃ в качестве исходного сырья, наряду с байеритом, могут быть использованы и природные гидраты глинозёма - гидраргиллит и диаспор, однако в этом случае синтезируемые оксиды будут загрязнены сопутствующими примесями. В результате термообработки происходит разложение гидратов глинозёма и переход γ - Al₂O₃ в α- Al₂O₃ по схеме [2, 4, 6]:

Al₂O₃ · 3 H₂O  Al₂O₃ · H₂O  γ - Al₂O₃ → α- Al₂O₃  диаспор. (1)

Установлено [2], что диаспор непосредственно переходит в α- Al₂O₃, что связано с близкими параметрами кристаллических решеток для этих соединений и, соответственно, меньшей энергией активации такого перехода.

Частицы образующегося соединения γ - Al₂O₃, называемого техническим глинозёмом, имеют сферолитную структуру [5, 6, 11]. (рис.1.3.1.). Они образованы из субмикронных кристаллов (менее 0,1 мкм), объединенных в шарообразные пористые (до 50%) агрегаты. Преобладающий размер сферолитов составляет 40-70 мкм. Возникновение сферолитов связано с адгезионным взаимодействием между субмикронными (нано-) кристаллами, формирующимися при термическом разложении бёмита (природа этого взаимодействия обусловлена действием сил Ван-дер- Ваальса между нанокристаллами). Образование сферолитов термодинамически выгодно порошковой системе, поскольку снижает ее поверхностную энергию.

Минералогическая характеристика полиморфных модификаций оксида алюминия
Модификация Al2O3	Химическая формула	Теоретическое содержание Al2O3, %	Теоретическая плотность, г/см3	Система кристаллов	Габитус	Оптические свойства*		Изменение при нагреве
						N0	Ne
γ - Al2O3 (γ - глинозем)	Al2O3	100	3,6	Кубическая	Октаэдры	1,736	-	Выше 1200°C переходит в α - Al2O3 с выделением тепла 7,8 ккал/моль
α - Al2O3 (α - глинозем или α - корунд)	Al2O3	100	3,99	Гексагональная	Таблицы и ромбоэдры	1,768	1,760	Плавится при 2050°C
β - Al2O3 (β - глинозем)	Me2O · 11Al2O3 MeO · 6Al2O3	94 90	3,3 3,6	Гексагональная	Пластинки	1,680	1,650	Выше 1600°C разлагается и переходит в α - Al2O3

Рис. 1.3.1. Сферолиты технического глинозема. X90, [6]

1.4 Возможные области применения оксида алюминия

Гидраты оксида алюминия являются исходным сырьем при промышленном производстве алюмооксидных материалов. В основе такой технологии лежит их переработка в технический глинозём (γ - Al₂O₃) путем соответствующей термообработки (1), [2]. Полученный продукт обычно содержит (в пересчете на прокаленный материал) 99,0 - 99,5% Al₂O₃; 0,25 -0,1% SiO₂; 0,5 - 0,3% Na₂O; 0,1 - 0,05% прочие оксиды (TiO₂, Fe₂O₃, CaО) и остатки гидраргиллита и бёмита [8].

Затем его обжигают при температуре 1400 - 1600°С для превращения в α- Al₂O₃ и измельчают до тонкодисперсного состояния (переход γ - Al₂O₃ → α- Al₂O₃ сопровождается объемной усадкой 14,3%, хрупкие сферолиты легко разрушаются при помоле) [7, 12, 13].

Из тонкодисперсного алюмооксидного порошка можно изготавливать изделия всеми методами непластической технологии (литье из водной суспензии в гипсовые формы, горячее шликерное литье, прессование с использованием органических связок), а также гидростатическим прессованием, горячим прессованием и горячим изостатическим прессованием. Спекание изделий до плотного состояния проводят при температуре 1700 - 1850°С [5, 10].

Таким образом, может быть изготовлен широкий ассортимент изделий алюмооксидной керамики специального назначения и корундовые огнеупоры.

Технический глинозём сферолитного строения, полученный из гидратов оксида алюминия, имеет самостоятельное применение благодаря сильно развитой поверхности и, как следствие, высокой адсорбционной способности. Это дает возможность применять его в качестве эффективного осушителя газов, катализатора и носителя для различных катализаторов [6].

В качестве адсорбентов промышленность выпускает алюмогель, гидроокись алюминия и активную окись алюминия. Алюмогель, получаемый путем термообработки Al(OH)₃, представляет собой белые с различными оттенками матовые зерна (3-7 мм), отличающиеся пористой структурой. Применяют его для поглощения паров воды из воздуха и для осушки газов.

Гидроокись алюминия формованную (так называемый "носитель"), выпускают в виде цилиндриков (d=4,5-6 мм и h=6-14мм) серого или светло-желтого цвета. Ее получают из Al(OH)₃ и применяют в качестве носителя для различных катализаторов [5].

Активную окись алюминия в виде цилиндриков (d=4-5 мм и h не более 25мм), зерен (4,5-6 мм), порошка (зерно менее 0,25 мм) белого цвета получают также из Al(OH)₃ прокаливанием. Ее применяют в качестве катализатора, носителя для металлических и оксидных катализаторов, а также эффективного осушителя [11].

Обезвоженный при 1200°С глинозем весьма гидроскопичен и способен поглотить до 10% воды из воздуха.

Высокая адсорбционная способность γ - Al₂O₃ используется для качественного определения степени перехода в α- Al₂O₃ нагреваемой порошковой пробы без применения петрографического микроскопа (или без проведения РФА). Так, при обработке порошковой пробы раствором кармина, ализарина, метиленовой сини, частицы γ - Al₂O₃ интенсивно окрашиваются, а частицы α- Al₂O₃ остаются белыми [12].

На этой же способности γ - Al₂O₃ основано ее применение в хроматографии для анализа смешанных солей в растворах. Глинозем адсорбирует различные ионы в известной последовательности, что позволяет разделять их путем обработки адсорбента определенными реагентами [6].

Следует отметить, что технический глинозем является основным сырьевым источником при производстве алюминия электролитическим способом [13]. В соответствии с этим способом глинозем (марок Г-00, Г-0 или Г-1), растворенный в криолите - Na₃AlF₆, электрохимически разлагается с разрядом катионов алюминия на катоде (жидком алюминии), а кислородсодержащих ионов (ионов кислорода) - на углеродистом аноде.

По современным представлениям криолит в расплавленном состоянии диссоциирует на ионы Na+ и AlF₆^3-, а глинозем - на комплексные ионы AlO^2- AlO⁺. Последние находятся в равновесии с простыми ионами:

AlO^2-«Al⁺³ +2O^2-, AlO⁺« Al⁺³ +O^2-.

Основным процессом, происходящим на катоде, является восстановление ионов трехвалентного алюминия: Al⁺³ +3e → Al.

На угольном аноде происходит разряд ионов кислорода: 2O^-2 - 4e → O₂. Однако кислород не выделяется в свободном виде, так как он окисляет углерод анода с образованием смеси CO и CO₂.

Суммарная реакция, происходящая в электролизере, может быть представлена уравнением: Al₂O₃ + xC « 2Al + (2x - 3)CO + (3 - x)CO₂. Максимальное содержание глинозема в электролите составляет, обычно, 6 - 8%, снижаясь в процессе электролиза. По мере обеднения электролита глиноземом в него вводят очередную порцию глинозема.

Путем переработки гидратов оксида алюминия может быть получен натриевый β - глинозем (Na₂O · 11Al₂O₃), используемый в качестве твердого электролита в сернонатриевых аккумуляторах [14].

В основе современной технологии [6] натриевого β - глинозема лежат, в основном, 2 подхода. В соответствии с первым из них производят смешивание (в процессе совместного сухого помола) алюмооксидного и натрийсодержащего компонентов (α- Al₂O₃ и NaAlO₂ - моноалюмината натрия), изостатическое прессование смеси, предварительную термообработку сырца для удаления летучих компонентов и спекание. Согласно второму подходу, суспензию, полученную смешиванием алюмооксидного порошка с раствором гидроксида натрия в заданном соотношении, подвергают распылительной сушке. Полученный порошок обладает хорошей текучестью и прессуемостью. Отпрессованные заготовки термообрабатывают, при этом в результате однократной термообработки достигается совмещение синтеза соединения Na₂O · 11Al₂O₃ и его спекание.

Возможен также технологический вариант [15], связанный с предварительным синтезом натриевого β - глинозема путем нагрева порошковой смеси (шихты), включающей оксид алюминия (либо его гидроксид) и натрийсодержащий компонент (соль, сода, алюминат натрия). Полученный спек измельчают, а из порошка формуют изделия, которые спекают по определенному режиму. В данном случае все объемные изменения при синтезе β - глинозема протекают и завершаются в шихте, что значительно снижает усадку материала при спекании. Этот аспект важен для устранения усадочных трещин, приводящих к возникновению брака.

Синтез натриевого β - глинозема, при использовании в качестве прекурсоров бёмита и едкого натра, достигается в температурном интервале 800 -1000°С [16].

Основное требование, предъявляемое к твердому электролиту - низкое электрическое сопротивление, сочетаемое с высокой плотностью и прочностью. Наряду с этим регламентируется химическая чистота исходных компонентов, используемых для синтеза, во избежание образования посторонних соединений, ухудшающих электрофизические свойства.

Следует отметить, что в настоящее время усилия многих научных коллективов и технологических лабораторий направлены на разработку новых и совершенствование известных технологических подходов с целью получения твердого электролита на основе натриевого β - глинозема для сернонатриевых аккумуляторов нового поколения.

1.5 Применение нанокристаллического бемита

Добавку нанокристаллического бемита [16] вводят в консервационные составы для защиты металлических деталей. Ускоренные климатические испытания показали, что 1-5 % масс. добавки снижает коррозионные потери в 2-8 раз в зависимости от состава. Длительная выдержка втулочно-роликовых цепей в течении года в условиях открытой атмосферы и последующие ресурсные испытания также показали уменьшение изнашивания в 1,9-2,2 раза.

Известно о применении порошка бемита в качестве добавки к маслам [17] (гидравлическому, автомобильному, трансмиссионному) и в качестве наполнителя в пластичные смазки. В маслах трение уменьшилось до 33% и в два раза в пластичных смазках, противозадирные свойства улучшились. Эффект проявился и при стендовых испытаниях на стадии холодной и горячей обкатки двигателя и при работе трансмиссии. В процессе эксплуатации происходит модификация поверхности трения бемитом и его структурная перестройка в местах воздействия повышенных температур и давлений.

Нанокристаллический бемит способен обеспечить необходимую структуру различным композиционным материалам [17]. В качестве структурирующего компонента его применяли в составе ферромагнитного композита предназначенного для полирования высокотвердого кремния и стекла. Шероховатость поверхности снизилась до 100 нм, интенсивность съема возросла в 1,5 раза /3/.

Опробовано применение нанокристаллического порошка корунда в составе полимерного композиционного материала. Образцы из композиционного материала на основе стеклоткани и смолы ПН-1 и ЭД-6 покрывали слоем состоящим из смолы и корунда. Микротвердость материала увеличилась в два раза. Выданы рекомендации по использованию подобных покрытий [17] в тонкостенных конструкциях, подвергающихся действию подвижных абразивных сред.

Нанокристаллический бемит вводили также в фольгу [18] (в качестве упрочняющей фазы -1%). На 30-40% увеличилась микротвердость и повторяемость микрорельефа никелевых копий.

Введение нанокристаллического бемита (5-30 %масс.) в порошок корунда и глинозема приводит к замедлению процесса рекристаллизации [19]. Прочность плотной керамики увеличилась на 35%, коэффициент трещиностойкости на 25%. Коэффициент трещиностойкости пористой керамики, полученной из бемита (пористость 20-30%) увеличился в 2 раза. Это обусловлено особой структурой материала, наличием крупных и нанопор, на поверхности которых происходит торможение трещин.

Одним из важных свойств полученных материалов является их способность связывать ионы металлов (в том числе радиоактивных) в водных растворах путем хемосорбции [17]. Большая удельная поверхность обеспечивает высокоэффективную очистку питьевой и технологической воды.

Применение нановолокон бемита как для очистки питьевой и технологической воды [17], так и для улавливания из промывных вод ценных металлов с целью снижения их потерь в технологическом процессе. Слой бемита в несколько см способен очистить большой объем воды от примесей металлов и фтора, исходная концентрация которых может составлять десятки мг/л, с эффективностью близкой к 100%.

1.6 Условия для получения тугоплавких соединений

Условием реализации высокопрочного состояния является мелкое зерно в структуре материала. Наиболее высокие показатели механических свойств достигаются в материалах с ультрадисперсной структурой, с размером ее фрагментов на субмикронном уровне Дисперсность структуры обеспечивает и повышенное сопротивление хрупкому разрушению характеризуемому в рамках линейной механики разрушения параметром К_1с -критическим коэффициентом интенсивности напряжении у вершины трещины. Увеличение К_1с в ультрадисперсных структурах объясняют малыми размерами собственных (не наведенных обработкой) структурных дефектов и торможением трещины на границах зерен при ее подрастании до критической длины [20, 21].

Помимо дисперсности, керамические порошки должны удовлетворять и ряду других требований для обеспечения возможности получения высокопрочных и трещиностойких материалов. К таким требованиям относятся: контролируемый химический и фазовый составы; необходимая морфология и распределение частиц по размерам, уровень их агломерирования; активность при спекании; требуемые технологические характеристики (прессуемоесть, текучесть и т.д.)

Примесные элементы, сегрегирующие по границам зерен, создают гетерогенность на уровне нано и микроструктур и приводят, в частности к образованию легкоплавких, стеклообразных фаз и резкому снижение механических свойств материалов при высоких температурах, особенно сопротивления ползучести и длительной прочности. Фазовый состав порошка определяет механизмы распространения трещины при разрушении.

Важным является не только фазовый состав порошка или порошковых смесей разнородных по составу компонентов, но и уровень однородности взаимного распределения фаз. Фазовый состав влияет также и на технологические условия изготовления керамического материала.

Самопроизвольное агломерирование порошков ограничивает возможности достижения высокой плотности сырца, влияет на характер формирующихся в процессе спекания структур, тормозит развитие процессов спекания на начальных его стадиях В качестве примера можно привести данные работы [22], в которой исследовано влияние размера агломератов ультрадисперсных порошков на их уплотнение при спекании в течение 4 ч при 1500°С. Агломерирование, влияя на кинетику спекания, сказывается также на структуре и механических свойствах материала. В зависимости от характера сил связи между частицами порошка, агломераты могут быть "жесткими" (ионно-ковалентные химические связи) или "мягкими" (ван-дер-ваальсовы силы) [23]. "Мягкие" агломераты легко разрушаются, например, ультразвуковой обработкой; "жесткие" в формирующейся при спекании структуре керамического материала оказывают эффект, подобный эффекту от инородных включений, приводя к снижению механических свойств. Контроль агломерируемости порошков является одной из наиболее сложных и ответственных стадий технологического процесса производства технической керамики [24].

Очевидно, что порошки, соответствующие требованиям технологии высокопрочной и трещиностойкой керамики, могут быть получены только методами синтеза, а не традиционной для керамической промышленности обработкой природного сырья. Последняя базируется, в основном, на реакциях в твердой фазе и включает процессы смешения компонентов (как правило, в шаровых мельницах) и высокотемпературной обработки. В связи с необходимостью получения порошков, соответствующих перечисленным выше требованиям, разработаны новые процессы синтеза.

По типу химических реакций, происходящих в ходе изменения фазового состава компонентов, процессы получения порошков можно подразделить следующим образом:

а) процессы образования твердых фаз с участием паровой фазы: синтез в паровой фазе - V- V -процессы [25];

процессы в паровой - жидкой - твердой фазах (конденсация паров с образованием жидкой фазы и последующим ее затвердеванием) -V- L-S - процессы;

взаимодействие паровой и твердой фаз - V -S-процессы;

б) взаимодействие в твердой фазе - S- S -процессы[книга стр 30];;

в) процессы образования твердых фаз с участием жидких (кристаллизация из растворов, осаждение, золь-гель-технологии) - L-S-процессы [25];.

В технологии синтеза тонких (ультрадисперсных) высококачественных порошков для технической керамики наиболее широкое распространение получили V-V, L-S и, в меньшей степени, S-S и V-L-S -процессы.

К относительно новым методам получения ультрадисперсных, неагломированных порошков с регулируемым распределением частиц по размерам относиться метод эмульсионного осаждения [26]. Он включает приготовление эмульсии из двух несмешивающихся жидкостей ( водный раствор и масло), осаждение гидроксида металла в пределах капель водной фазы, посредством добавления органического осадителя, разделение компонентов и сушки продукта осаждения. Соотношение компонентов (вода/масло) эмульсии может варьироваться в широких пределах. Свойства эмульсий зависят не только от этого соотношения, но и от типа эмульгатора, температуры и способа приготовления эмульсии. На устойчивость эмульсии влияет прочность межфазных пленок, формируемых эмульгатором, и уровень сил электростатического отталкивания между каплями. Для удаления осажденных частиц их эмульсии применяют способы испарения воды в горячей масляной ванне с последующей фильтрацией или центрифугированием. При этом обеспечивается получение тонких порошков с частицами сферической формы. Другим приемам является введение в эмульсию с осажденными частицами третьего компонента (спирт, кетон) для растворения воды и перевода системы однофазное (по жидкой фазе) состояние [27].

Таким образом, существуют разнообразные методы, позволяющие получать высокодисперсные порошки заданного химического состава, с низким содержанием примесей и с регулируемой концентрацией необходимых добавок, монофракционные, бифракционные или широким набором фракции, с требуемой формой частиц. Однако эти методы не равнозначны как по качеству продукта, так и по экономическим показателям, что необходимо учитывать при выборе оптимального варианта технологии керамических изделий.

1.7 Технологии технической керамики

Керамическая технология основана на процессах приготовления керамических масс, формования сырых полуфабрикатов и спекание. Применительно к конструкционной технической керамике должны быть решены следующие задачи: получение изделий с плотностью, близкой к теоретической, обеспечение тонкодисперсных бездефектной структуры, а для композиционных материалов - необходимо распределения фаз и прочности связи по границам из раздела, получение изделий сложной формы с минимальным использованием дорогостоящей механической обработки. Традиционные процессы прессования-спекания в ряде случаев не позволяют удовлетворить отмеченным требованиям в комплексе. Значительной проблемой возникают, например, при получении изделий из ультрадисперсных порошков субмикронного размера, и в рамках традиционных технологий использование исходных порошков такой дисперсности не позволяет реализовать все потенциальные их преимущества для достижения высокого уровня механических свойств [28]. Эти проблемы появляются уже на стадии синтеза исходных порошков, поскольку для стабилизации ультрадисперсных структур в материале необходима гетерогенность на субмикронном уровне. Но и на дальнейших стадиях технологического передела, в течение всего процесса превращения пористой сырой заготовки в плотный материал должна сохраняться высокая степень регулярности и дисперсности структуры, для чего необходимо подавление рекристаллизационных процессов, протекающих на промежуточных стадиях спекания. Для решения указанной проблемы, рассмотренной в качестве одного из примера, разработаны процессы, основанные на интенсивных термомеханических воздействиях, такие, как динамическое прессование [29-31]. Но при этом существует некоторое оптимальное для достижения требуемого структурного состояния материала соотношение совершаемой над порошковой массой механической работы и вводимой в нее тепловой энергии [32].

В связи с изложенным разработан ряд новых технических решений, основанных на известных закономерностях поведениях порошковых систем при термомеханических воздействиях, а также принципиально новые технологические процессы получения керамических изделий.

К числу процесса, имеющих наиболее важное практическое значение, можно отнести инжекционное формование изделий сложной формы; спекание в компрессионных печах под давлением газа заданного состава; горячие изостатическое прессование. Технологические решение, основанные на новых результатах исследований свойств тугоплавких соединений включают; ультраскоростное спекание с нагревом микроволновым излучением; формоизменение в режиме сверхпластичной деформации; высокоскоростное (динамическое) компактирование; лайнксайд-процесс получений изделий из композиционных (керамика-керамик или керамика-металл-керамика) материалов посредством пропитки пористых керамических каркасов металлическими расплавами и регулируемой полной или частичной конверсией инфильтрата в тугоплавкое соединение.

Традиционные процессы технологии технической керамики подробно освещены в литературе [33, 34].

Изготовление керамических изделий с армированием нитевидными кристаллами или дискретными волокнами, обладающие хорошими физико-механическими свойствами, включает в себя следующие стадии:

) подготовку исходных компонентов и их обработку (измельчение, окисление, травление, деагломерирование и т.д.);

) подготовку матричных порошков и армирующих элементов к смешению (коллоидная обработка);

) смешение компонентов с получением однородных смесей;

) подготовку смесей к формованию (сушка, гранулирование и т.д.);

) формирование и получение конечного продукта (изделия) спеканием с приложением или без приложения давления.

При получении новых керамических материалов для эксплуатации в условиях воздействия неравномерного температурного поля (в условиях термоудара) разработчики используют технологические приемы, позволяющие конструировать структуру, способную оказывать повышенное сопротивление развитию термических трещин (например, создание пористости методом выгорающих добавок, введение оксидных волокон или нитевидных кристаллов). Материалы с подобными структурами всегда обладают меньшими значениями прочности по сравнению с высокоплотной спеченной керамикой. В этом случае приходится "жертвовать" прочностью для повышения термостойкости. Это согласуется с известными критериями термостойкости: R₁=σ_в(1-μ)/E∙α; R₂=R₁∙λ (где σ_в - предел прочности при растяжении, μ - коэффициент Пуассона, Е - модуль нормальной упругости, α - коэффициент термического расширения; λ - коэффициент теплопроводности). Так, для повышения R₁ (при определенных μ и α) необходимо повысить σ_в и снизить E. Однако, повышение прочности всегда связано с возрастанием модуля упругости. Поэтому, с целью повышения термостойкости, снижают параметр Е (например, путем создания пористости), "расплачиваясь" за это прочностью (уменьшая σ_в). При этом, надо стремиться, чтобы эта "расплата" была разумной (например, если создать в структуре материала равномерно распределенные мелкие сферические поры, то потеря прочности может быть незначительной). Если известные приемы конструирования структуры керамики не позволяют эффективно повысить термостойкость, то в ее состав можно ввести вторую фазу, обладающую повышенной теплопроводностью. При увеличении λ (случай кермета), возрастает скорость устранения возникающего температурного градиента. В этом случае следует учитывать возможность разрушения от термоусталостного разрушения (от отличия α различных фаз).

Разработка керамического конструкционного материала, сочетающего высокую прочность и термостойкость, всегда была и остается крайне актуальной.

1.8 Выводы из обзора литературы и постановка задачи

.        Получение керамических изделий с повышенными физико-механическими свойствами и сокращение технологической цепочки остается актуальной задачей для развития современной техники. Перспективным сырьем для создания подобных материалов могут стать отходы от рабочего цикла генератора водорода. В данных генераторах уже получаются ультрадисперсные порошки оксида алюминия. Однако приведенные выше литературные данные показывают, что для получения порошков наноразмерного диапазона необходимо дальнейшее измельчение сложными технологическими процессами, что можно является серьезным недостатком процесса.

.        Работы по совершенствованию новых керамических материалов должны быть продолжены. Выбранным в данной работе направлением является изучение свойств отходов порошков от рабочего цикла генератора водорода.

Глава 2. Описание оборудования и методики исследования

2.1 Сканирующий электронный микроскоп

Полученные порошки изучали на электронном сканирующем микроскопе Karl Zeiss EVO 50 (Рис. 2.1.1). (Увеличение от 30 до 100000 крат при разрешающей способности до 1 нм).

Рис. 2.1.1. Сканирующий электронный микроскоп Karl Zeiss EVO 50

2.2 Изучение фазового состава частиц осадка

Рентгеновский фазовый анализ порошков проводили на установке ДРОН-3 по стандартной методике [35]. Съемку дифрактограмм вели на CuKα отфильтрованном излучении (фильтр - никелевый) при напряжении на трубке 30 кВ и силе тока 20 мА. Для идентификации фаз использовали данные картотеки ASTM.

Петрографическое исследование порошковых проб с помощью иммерсионных препаратов [36] проводили в проходящем свете на поляризационном микроскопе Полам Р - 211. Данным методом идентифицируют фазовый состав, устанавливают размеры частиц порошка и их морфологию. Петрографический метод позволяет также определять состав аморфных фаз, которые не идентифицируются путем РФА (так называемых рентгеноаморфных фаз). Кроме того, он делает возможным определение малых количеств примесей, которые также не определяются рентгенофазовым анализом.

В основе петрографического метода лежит определение показателя преломления исследуемых частиц, который является оптической константой данного вещества. По показателю преломления устанавливается конкретная фаза и тип ее кристаллической решетки.

2.3 Определение прочностных свойств спеченных керамик

Предел прочности: при изгибе, при осевом сжатии и при растяжении (по методике диаметрального сжатия), [37] определяли при комнатной температуре с использованием установки TIRATEST-2300

Прочность при ударном изгибе [37] определяли с использованием маятникового копра. Критический коэффициент интенсивности напряжений - К_1с [37] - параметр, характеризующий сопротивление инициированию разрушения, определяли при комнатной температуре в условиях трехточечного изгиба призматических образцов с боковым надрезом. Испытание проводили на установке TIRATEST-2300

2.4 Рентгеновский фазовый анализ

Анализ фазового состава спеченных образцов осуществлялся с помощью дифрактометра ARL X’TRA-145. Рентгенограммы были получены при U = 45 kV и I = 35 mA с использованием рентгеновской трубки с медным анодом (lКa = 1, 541 А). Сканирование дифракционной картины проводилось в диапазоне 2q = 30÷140° с шагом Dq = 0,02° и временем экспозиции 10 с. Качественный фазовый анализ был выполнен с помощью пакета компьютерных программ Match и базы данных PDF-2.

Глава 3. Свойства порошков оксида алюминия

Как уже отмечалось ранее изучали 3 вида порошковых проб: осадок гидроксида алюминия, полученный в результате взаимодействия технического алюминия с едким натром (Al + NaOH) - проба 1; осадок гидроксида алюминия, полученный при взаимодействии силумина с едким натром (Al/Si + NaOH) - проба 2 и промышленно производимый гидроксид алюминия, полученный по методу Байера (Al₂O₃ · 3H₂O - ГОСТ 11841 - 76, классификация - чда, Донецкий завод хим. реактивов) - проба 3. Пробу 3 анализировали для получения сравнительных данных.

С целью изучения фазового состава и морфологии частиц осадка использовали рентгенофазовый и петрографический анализ. Для оценки распределения частиц гидроксида по размерам применяли электроакустический метод и метод лазерной дифракции. Насыпную массу и текучесть порошковых проб рассчитывали по результатам взвешивания их заданных объемов, а также по времени истечения из стальной воронки.

3.1 Тонкая структура порошковых проб № 1, № 2, № 3

Тонкая структура порошковой пробы № 1 получена с помощью сканирующего электронного микроскопа Karl Zeiss EVO 50

Рис. 3.1.1. Тонкая структура порошковой пробы № 1 полученной с помощью химического диспергирования алюминия

Рис. 3.1.2. Тонкая структура порошковой пробы № 1 полученной с помощью химического диспергирования алюминия

Тонкая структура порошковой пробы № 2 представлена на рис. 3.1.3., 3.1.4.

Рис. 3.1.3. Тонкая структура порошковой пробы № 2 полученной с помощью химического диспергирования силумина АК12

Рис. 3.1.4. Тонкая структура порошковой пробы № 2 полученнй с помощью химического диспергирования силумина АК12

На рис. 3.1.5., 3.1.6 представлен промышленно производимый гидроксид алюминия, полученный по методу Байера (Al₂O₃ · 3H₂O - ГОСТ 11841 - 76, классификация - чда.

Рис. 3.1.5. Тонкая структура порошковой пробы № 3 полученной по методу Байера (Al₂O₃ · 3H₂O - ГОСТ 11841 - 76, классификация - чда

Рис. 3.1.6. Тонкая структура порошковой пробы № 3 полученной по методу Байера (Al₂O₃ · 3H₂O - ГОСТ 11841 - 76, классификация - чда

3.2 Рентгеновский фазовый анализ

Рентгеновский фазовый анализ проводили на установке ДРОН-3 по стандартной методике [35]. Съемку дифрактограмм вели на CuKα отфильтрованном излучении (фильтр - никелевый) при напряжении на трубке 30 кВ и силе тока 20 мА. Для идентификации фаз использовали данные картотеки ASTM. Результаты РФА представлены в табл. 3.2.1. Как видно, основными кристаллическими фазами, составляющими порошковую пробу 1, являются - гиббсит (α - Al₂O₃ · 3 H₂O) и байерит (β - Al₂O₃ · 3 H₂O) при значительном превалировании байерита (73%). Размер областей когерентного рассеяния (ОКР) для байерита составляет 42 нм, для гиббсита - 80 нм. Условно можно полагать, что размер ОКР соответствует размеру кристаллического агрегата данной фазы.

Таблица 3.2.1. Фазовый состав порошковых проб гидроксидов алюминия

№ пробы	Вид кристаллических фаз	Содержание кристаллических фаз, % об.	Размер области когерентного рассеяния (ОКР), нм.
1 (Al + NaOH)	α - Al2O3 · 3 H2O	27	80
	β - Al2O3 · 3 H2O	73	42
2 (Al/Si + NaOH)	α - Al2O3 · 3 H2O	87	28
	β - Al2O3 · 3 H2O	13	28
3 Al2O3 · 3 H2O чда (ГОСТ 11841-76)	α - Al2O3 · 3 H2O	76	100 >
	β - Al2O3 · 3 H2O	21	100 >
	γ - Al2O3	3	100 >

Порошковая проба 2 также представлена гиббситом и байеритом при значительно более высоком содержании гиббсита (87%). Размер ОКР обеих фаз составляет 28 нм. Следует отметить, что дифракционный спектр гиббсита данной пробы совпадает со спектром, соответствующим природному минералу гиббситу. Спектр минерала содержит большее число линий, чем спектр синтезированного α - Al₂O₃ · 3 H₂O. Повышенное число линий у минерала связано с наличием в его структуре химических примесей. В связи с изложенным, можно предположить, что в рассматриваемой пробе кристаллическая решетка гиббсита содержит ионы кремния, присутствие которых вызывает появление спектра, идентичного спектру минерала.

Порошковая проба 3 состоит из трех кристаллических фаз: гиббсита (76%), байерита (21%) и γ - Al₂O₃ (3%). Все фазы хорошо закристаллизованы. Наличие γ - Al₂O₃ объясняется, вероятно, началом частичной дегидратации гидроксида при соответствующей температуре его получения. Размер ОКР всех фаз - более 100 нм.

3.3 Петрографический анализ

Петрографическое исследование порошковых проб методом иммерсионных препаратов [36] проводили в проходящем свете на поляризационном микроскопе Полам Р - 211. Данным методом идентифицируют фазовый состав, устанавливают размеры частиц порошка и их морфологию. Также петрографический метод позволяет определять состав аморфных фаз, которые не идентифицируются путем РФА (так называемых рентгеноаморфных фаз). Кроме того, он делает возможным определение малых количеств примесей, которые также не определяются рентгенофазовым анализом. В основе петрографического метода, как уже отмечалось, лежит определение показателя преломления исследуемых частиц, который является оптической константой данного вещества. По показателю преломления устанавливается конкретная фаза и тип ее кристаллической решетки. Порошковая проба 1 - (Al + NaOH). Основная кристаллическая фаза данной пробы с показателем преломления (N_p), равным 1,583 - байерит, что совпадает с данными РФА. Вид частиц пробы в иммерсионной жидкости показан на рис.3.3.1 (а, б). Частицы агломерированы, размер неравноосных агломератов варьируется в диапазоне от 20 до 80 мкм. Агломераты составлены из субмикронных кристаллов, имеющих форму усеченной призмы (длина призмы незначительно превышает линейный размер ее поперечного сечения). Такой габитус и размер кристаллов указывает на протекание только начальной стадии кристаллизации в используемом технологическом процессе. По границам частиц байерита зафиксирована аморфная форма бемита (10 - 12% об) в виде дискретных субмикронных чешуек. Кроме того, зафиксировано наличие щелочи - NaOH · 2H₂O (5% об) (N_p=1,475) со структурой, близкой к аморфной. Ее присутствие в исследуемой пробе является, по-видимому, следствием недостаточно полной отмывки осадка. Порошковая проба 2 (Al/Si + NaOH). Данная проба (рис.3.3.2. а, б) представлена гидратами оксида алюминия, показатель преломления которых варьируется в пределах 1,583 - 1,587. Этим показателям преломления соответствует гиббсит и байерит (соотношение этих фаз 90:10 % об). Полученные данные хорошо согласуются с данными РФА. Порошок агломерирован, преобладающие размеры агломератов укладываются в интервал - 10-20 мкм. Агломераты - неравноосные, составлены из изометричных кристаллов с преобладающими размерами 2-3 мкм. Следует отметить, что по сравнению с частицами порошковой пробы 1, в рассматриваемом случае имеет место значительная кристаллизация. Это указывает на отличные (в сравнении с пробой 1) условия осаждения гидроксида.

Рис. 3.3.1. Вид иммерсионных препаратов в проходящем свете (×375) (Порошковая проба 1). 1 - частицы гидроксида алюминия, 2 - иммерсионная жидкость.

Рис. 3.3.2. Вид иммерсионных препаратов в проходящем свете (×375). (Порошковая проба 2). 1 - частицы гидроксида алюминия, 2 - иммерсионная жидкость.

Зафиксировано наличие (13% об) силиката натрия - Na₂SiO₃ (N_p=1,513), содержащего химически связанную воду. Структура этой фазы близка к аморфной, она распределена в объеме пробы в виде плотной пленки. Гидроксида кремния в исследуемом порошке не зафиксировано. Поэтому можно полагать, что в процессе обработки силумина щелочью образуется нерастворимый осадок гидроксида алюминия и силикат натрия в растворе.

Также как и в предыдущем случае (проба 1) установлено наличие щелочи - NaOH · 2H₂O (2% об) (Np=1,475). Порошковая проба 3 (Al₂O₃ · 3H₂O - ГОСТ 11841 - 76). Гидроксид алюминия кристаллизуется, в основном, в форме гиббсита (Np =1,586 - 1,587), что согласуется с данными РФА (рис.3.3.3.). Частицы порошка агломерированы, агломераты характеризуются формой, близкой к сферической, и имеют "радиально-лучистое строение". Габитус кристаллов, составляющих сферические частицы - призматический. Преобладающий размер агломератов - 100-120 мкм, размеры призматических кристаллов укладываются в интервал 8-15 мкм (60% об) и 15-40 мкм (40% об). Результаты петрографического анализа порошковых проб 1 и 2, описывающие форму, размеры агломератов и кристаллов, их слагающих, позволяют сделать предположение об отличной кинетике химических реакций взаимодействия алюминия и силумина с водным раствором едкого натра. Эти реакции являются экзотермическими, выделяющееся тепло способствует нагреву реакционного объема и укрупнению частиц осаждаемого гидроксида вследствие рекристаллизации. При этом, вероятно, скорость реакции Al/Si + NaOH выше, чем Al + NaOH. Это определяет более высокую интенсивность диффузионных процессов, поэтому средний размер кристаллов внутри агломератов порошковой пробы 2 выше на порядок, по сравнению с пробой 1. Меньший размер агломератов (в 2 - 4 раза) порошковой пробы 2 (по сравнению с пробой 1) объясняется процессом их диспергирования за счет выделения силиката натрия по границам растущих кристаллов.

Рис. 3.3.3. Вид иммерсионных препаратов в проходящем свете (×375). (Порошковая проба 3). 1 - частицы гидроксида алюминия, 2 - иммерсионная жидкость. б, в, г - изображение в скрещенных призмах Николя

Рис. 3.3.4. (продолжение). Вид иммерсионных препаратов в проходящем свете (×375). (Порошковая проба 3). 1 - частицы гидроксида алюминия, 2 - иммерсионная жидкость. б, в, г - изображение в скрещенных призмах Николя.

3.4 Сопоставительный анализ результатов определения размеров частиц гидроксидов алюминия по различным методикам

В таблице 3.5.1. приведены результаты определения размеров частиц гидроксидов алюминия (для порошковых проб 1-3) с использованием растровой электронной микроскопии (РЭМ), петрографического и электроакустического метода, а также лазерной дифракции.

Можно констатировать, что для проб 1 и 2 результаты, полученные с применением электронной микроскопии и петрографии, дают удовлетворительное совпадение. Их отличие (в случае порошковой пробы 1 методом РЭМ зафиксировано содержание крупных частиц - 100 -300 мкм) связано со статистическим аспектом - попадаем некоторых крупных кристаллов в поле съемки.

Существенно меньшие размеры частиц, фиксируемые электроакустическим методом для проб 1 и 2 (по сравнению с методом РЭМ и петрографией), связаны, по-видимому, с дополнительной дезагломерацией частиц в суспензии под воздействием переменного электромагнитного поля в процессе измерения.

Результаты по размерам частиц в порошковой пробе 3, определенные по указанным трем методикам, не противоречат друг другу.

Как видно, специфика той или иной методики может влиять на определение дисперсности исследуемых порошковых проб.

Таблица 3.5.1. Результаты определения размеров частиц Al(OH)₃ по различным методикам

№ пробы	Используемая методика
	Растровая электронная микроскопия, D*, мкм	Петрография, D*, мкм
1 (Al + NaOH)	>1 5-80 100-300	20-80
2 (Al/Si + NaOH)	10-60	10-20
3 Al2O3 · 3 H2O чда (ГОСТ 11841-76)	60-150	100-120

D* - характерные размеры частиц; (-) - не определяли

3.5 Заключение по изучению свойств оксида алюминия

. Согласно данным РФА основными кристаллическими фазами исследуемых порошковых проб являются гиббсит (α - Al₂O₃ · 3 H₂O) и байерит (β - Al₂O₃ · 3 H₂O). В порошковой пробе 1 (Al +NaOH) преобладает байерит (73% об), а в порошковой пробе 2 (Al/Si + NaOH) - гиббсит (87% об). В порошковой пробе 3 (Al₂O₃ · 3H₂O - ГОСТ 11841 - 76, классификация - чда) преобладает гиббсит, а также обнаружена фаза γ - Al₂O₃ (3% об). Метод РФА не идентифицирует в порошковой пробе 2 никаких соединений, содержащих кремний.

. Результаты петрографического исследования на поляризационном микроскопе Полам Р-211 (методом иммерсионных препаратов в проходящем свете) не противоречат данным РФА. Дополнительно в порошковой пробе 1 зафиксирована рентгеноаморфная фаза - бёмит (10-12% об). В порошковой пробе 2 обнаружено наличие рентгеноаморфной фазы - силиката натрия (Na₂SiO₃) с показателем преломления Np = 1,513.

Петрографическое исследование позволяет также сделать предположение о различной кинетике реакций (Al +NaOH) и (Al/Si + NaOH). Скорость второй реакции выше, что определяет более высокую интенсивность диффузионных процессов: средний размер кристаллов внутри агломератов (проба 2) превышает на порядок средний размер кристаллов в пробе 1, а меньший размер агломератов (в 2 - 4 раза) в пробе 2 (по сравнению с пробой 1) связан с процессом их диспергирования за счет выделения силиката натрия по границам растущих кристаллов.

. Сопоставление результатов измерения размеров частиц порошковых проб 1-3 по различным методикам (метод РЭМ, петрографический), дает удовлетворительное совпадение. Некоторое отличие результатов измерений размеров частиц гидроксидов алюминия связано со спецификой конкретной методики. В соответствии с полученными данными наиболее дисперсной порошковой системой является порошковая проба 2, содержащая значительную долю субмикронных частиц. Средний размер частиц промышленно-производимого порошка гидроксида алюминия (порошковая проба 3) составляет 150 мкм.

Глава 4. Технологическая схема спекания

4.1 Обоснование выбранной технологической схемы

Обоснование выбранной технологической схемы изготовления алюмооксидного материала проводили с использованием в качестве прекурсора - Al(OH)₃ - продукта отхода рабочего цикла водородного генератора.

На рис.4.1.1. приведена технологическая схема (вид и последовательность технологических операций) изготовления образцов алюмооксидной керамики при использовании в качестве исходного сырья - гидроксида алюминия, образующегося в процессе работы водородного генератора. Применяемые технологические операции (1 - 6) и оборудование являются стандартными и широко применяемыми в промышленности. Достоинством данной технологии может считаться ее относительная простота и отсутствие необходимости в разработке специального, нестандартного оборудования.

Следует отметить, что важным преимуществом представленной технологии (по сравнению с аналогичными, используемыми в качестве сырья порошки с частицами наноразмерного диапазона) является достаточно высокая производительность наработки порошка гидроксида алюминия. При условии возможности обеспечения воспроизводимости свойств получаемого продукта, процесс его синтеза может стать в значительной степени экономически эффективным.

Рис. 4.1.1. Вид и последовательность технологических операций для получения алюмооксидной керамики из Al(OH)₃.

 

.1.1 Режим термообработки исходного гидроксида алюминия для образования γ и α - модификаций Al₂O₃

Термообработка исходного порошка Al(OH)₃ на воздухе (операция 1) является обязательной технологической операцией в данном процессе. Ее цель - проведение дегидратации гидроксида алюминия и его перевод в γ и α - модификации Al₂O₃ (это две основные модификации корунда).

Из экспериментальной практики известно, что переход гидроксида алюминия в γ - Al₂O₃ происходит в температурном интервале 290 - 550°С, а γ - Al₂O₃ в высокотемпературную α - модификацию Al₂O₃ - при температуре выше 1200°С. Как правило, после нагрева Al(OH)₃ в температурной области 1200 - 1350°С при определенной изотермической выдержке образуется смесь γ и α - модификаций Al₂O₃. Превалирование той или иной модификации корунда в смеси определяется выбранными температурно-временными параметрами термообработки.

Важность такой термообработки обусловлена необходимостью частичного или полного завершения усадочных процессов в объеме порошка (объемная усадка γ → α перехода для Al₂O₃ составляет 14,3%). Если усадка в объеме порошка произошла недостаточно, то это может стать причиной разрушения или деформации спеченного изделия, полученного методом прессования. В данном случае, вследствие даже незначительной неравномерности усадки в объеме прессовки, может происходить отрыв локальных областей спекаемого материала с нарушением его сплошности.

В тоже время, использование такого режима термообработки, при котором в исходном порошке полностью завершается γ → α переход, является нецелесообразным. Это связано с тем, что тогда активность порошка к спеканию резко снижается, вследствие чего прочность спеченного изделия будет невысока. По-видимому, для получения удовлетворительных показателей механических свойств материала следует стремиться к сохранению оптимальной активности порошка к спеканию и завершению γ → α перехода в изделии в процессе окончательного обжига.

Таким образом, в данной части работы необходимо было выбрать режим термообработки порошка Al(OH)₃, обеспечивающий достаточное протекание усадки в его объеме и сохранение его оптимальной активности к спеканию. Нахождение такого компромисса возможно только экспериментальным путем. На данном этапе исследования был выбран технологический режим (рис. 4.2.2) 1350 °С и время изотермической выдержки 1 час.

Рис. 4.1.1.1. Режим термообработки порошка гидроксида алюминия.- температура, τ - время,  - выключение печи.

Процесс смешивания порошка со связкой проводили в смесителе планетарного типа САНД - 3. Полученную влажную шихту помещали на поддон из нержавеющей стали и высушивали в сушильном шкафу СНОЛ - 3,5 при температуре 30 - 40°С.

Прессование образцов (диаметром 20 мм и высотой 5 мм) производили в стальной пресс-форме под давлением 200 МПа.

Поливиниловый спирт вводили в алюмооксидный порошок через 10% водный раствор ПВС (марки Mowiol 4-88).

На основании предварительных экспериментов установлено, оптимальным содержанием ПВС (% масс, в пересчете на сухой остаток вещества), обеспечивающим получение качественных, бездефектных прессовок, является 5,5 % (для алюмооксидных порошков, полученных из порошковых проб 2 и3) и - 8,3 % (для алюмооксидного порошка, полученного из порошковой пробы 1).

4.1.3 Выжиг органической связки и спекание образцов

Выжиг органической связки из отпрессованных образцов проводили на воздухе в сушильном шкафу СНОЛ - 3,5. Для этого образцы устанавливали на огнеупорную керамическую подставку и помещали в сушильный шкаф. Режим удаления связки подобран экспериментально (рис. 4.1.3.1). Изотермическая выдержка (1 час) при температуре 200°С обусловлена началом интенсивного газовыделения продуктов сгорания ПВС из объема образцов. Выделяющиеся газы создают давление внутри образцов, поэтому во избежание их разрушения следует прекратить подъем температуры с целью медленного отвода газов. Далее температуру увеличивали до 350°С (изотермическая выдержка 1 час). По завершении изотермической выдержки временная органическая связка считается удаленной из прессовок (так как % потери массы образцов соответствовал исходному процентному содержанию в них ПВС).

Процесс сгорания органической связки рассматривается как взаимодействие кислорода воздуха с углеводородной цепочкой полимера с образованием СО, СО₂ и Н₂О (пар) (химическая реакция в системе "газ - твердое"). В случае неполного удаления связки в сырых образцах может сохраняться углеродный остаток, который приведет к образованию карбидных фаз в спеченном материале. Вследствие этого контроль полноты удаления связки весовым методом является весьма важным. Разумеется, температурно-временные параметры процесса выжига связки потребуют корректировки при изменении давления прессования, конфигурации и объема изделий: при усложнении конфигурации, возрастании объема и давления прессования время изотермической выдержки при температуре 200°С и 350°С следует увеличивать.

Спекание образцов проводили на воздухе в электропечи с хромитлантановыми нагревателями (тип ВТП 06 М 10000). Для этого образцы на огнеупорной подставке переносили в печь, их экранировали от нагревателей корундовыми пластинками во избежание конденсации паров хромитлантана на спекаемых образцах. Режим термообработки (обжига) показан на рис. 4.1.3.2 Скорость нагрева до максимальной температуры (температура спекания - 1500°С) составляла 300°С/час. Время изотермической выдержки при температуре спекания - 1 час, после ее завершения печь отключали, охлаждение образцов вместе с печью до комнатной температуры происходило в течение суток (24 часа).

Рис. 4.1.3.1. Режим выжига органической связки (ПВС) из прессовок.- температура, τ - время,  - выключение сушильного шкафа.

Рис. 4.1.3.2. Режим спекания алюмооксидного материала.- температура, τ - время,  - выключение печи.

4.2 Вид спеченных образцов

Рис. 4.2.1. Вид спеченных алюмооксидных образцов. 1 - материал из порошковой пробы 1 (Al + NaOH), 2 - материал из порошковой пробы 2 (Al/Si + NaOH), 3 - материал из порошковой пробы 3 [Al(OH)₃ чда, пром. производства].

Видно, что максимальная усадка свойственна образцам из порошковой пробы 2 (рис. 4.2.1.). Это свидетельствует о чрезвычайно высокой активности к спеканию порошка данного состава. Коричневый цвет этих образцов указывает на его сложный фазовый состав, который предстоит установить при продолжении работы. Образцы из порошковых проб 1 и 3 имеют обычный для алюмооксидной керамики белый цвет, при этом образцы из порошковой пробы 3 имеют очень высокую открытую и общую пористость (49 - 51 %) при незначительной усадке (5%). Последнее объясняется, по-видимому, заторможенностью диффузионных процессов при спекании. Тогда как интенсивность диффузии в образцах из порошковых проб 1 и 2 (судя по усадке) значительно выше.

4.3 Заключение по технологической схеме

. На основании предварительных экспериментов показана возможность получения алюмооксидного материала (с применением операций традиционной керамической технологии) из гидроксида алюминия - продукта отхода рабочего цикла водородного генератора.

. Отработан режим термообработки на воздухе (1350°C, 1 час) исходного гидроксида алюминия для его перевода в оксид алюминия (γ и α - модификации), обеспечивающий сохранение высокой активности алюмооксидного порошка к спеканию.

. Экспериментально подобрано оптимальное количество временной органической связки - поливинилового спирта (ПВС) - (5,5 - 8,3 % масс) для изготовления бездефектных прессовок при заданном давлении прессования (200 МПа).

. Отработан режим выжига органической связки из прессовок на воздухе (необходимы 1 - часовые изотермические выдержки при 200°С и 350°С), позволяющий исключить появление дефектов в образцах вследствие удаления из них газообразных продуктов разложения ПВС.

. Установлено, что увеличение температуры термообработки исходного порошка (гидрата оксида алюминия) на 100°С ( согласно режиму 1350°С, 1 час, вместо 1250°С, 3 часа) привело к исключению деформации образцов в обжиге, снижению их усадки, плотности, а также к увеличению пористости.

Глава 5. Физико-механические свойства нового материала

5.1 Определение усадки, плотности и пористости спеченного алюмооксидного материала

Относительную линейную усадку рассчитывали по результатам измерения штангенциркулем диаметра и высоты образцов до и после спекания. Для расчета использовали формулу:

Δl/l₀ = (l₀ - l₁) / l₀ · 100, % , где

₀ - линейный размер образца до спекания,₁ - линейный размер спеченного образца.

Определение плотности (ρ, г/см3) образцов проводили методом непосредственного измерения их линейных размеров (d - диаметр, h - высота) штангенциркулем и массы (m) на аналитических весах. Плотность определяли из выражения:

ρ = 4 · m / πd²·h.

Открытую пористость (П_отк,%) определяли методом гидростатического взвешивания [38] в соответствии с ГОСТ 2409 - 80. Ее расчет производили по формуле:

П_отк = (m₁ - m) / (m₁ - m₂) · 100, где

- масса сухого образца при взвешивании на воздухе,₁ и m₂ - масса образца, насыщенного водой при взвешивании соответственно на воздухе и в воде.

Общую пористость (П_общ, %) рассчитывали по формуле:

П_общ = (1 - ρ / γ) · 100, % ,

где γ = 3,99 г /см³ - теоретическая плотность корунда.

Таблица 5.1.1. Свойства спеченного материала

Свойства Материал	Относительная линейная усадка, %	Общая пористость Поб, %	Открытая пористость Потк, %	Плотность ρ, г/см3
Получен из порошковой пробы 1 (Al + NaOH)	5	52	47	1,95
Получен из порошковой пробы 2 (Al/Si + NaOH)	15	27	3	2,94
Получен из порошковой пробы 3 (Al(OH)3, чда, промышленного производства)	3	54	51	1,87

Обращает на себя внимание эффект образования значительной доли закрытых пор (24%) в спеченном материале из порошковой пробы 2 (П_зак= П_общ - П_отк), который воспроизвелся в соответствии с результатом, полученным ранее.

5.1.1 Методика определения прочностных свойств

Предел прочности при изгибе [39] определяли при комнатной температуре с использованием установки TIRATEST-2300 на призматических образцах с размерами 7х7х50 мм по трехточечной схеме нагружения. Скорость перемещения траверсы нагружающего устройства - 1 мм/мин. Разрушающее напряжение (предел прочности) - σ (МПа) рассчитывали по формуле:

σ = 3·Р·L / 2·b·h², где

Р - разрушающая нагрузка,- расстояние между опорами (32 мм),, h - ширина и высота образца соответственно.

За величину σ принимали среднеарифметическое значение шести результатов испытаний.

Предел прочности при сжатии (осевое сжатие) [39] определяли при комнатной температуре с использованием установки TIRATEST-2300 на цилиндрических образцах с диаметром 8 мм и высотой 12 мм (h/d =1,5). Скорость перемещения траверсы нагружающего устройства - 1 мм/мин. Разрушающее напряжение (предел прочности) - σ (МПа) рассчитывали по формуле:

алюминий нанокристаллический бемит керамика

σ = 4P/πd², где

Р - разрушающая нагрузка,- диаметр образца.

За величину σ принимали среднеарифметическое значение шести результатов испытаний.

Предел прочности при растяжении (по методике диаметрального сжатия) [39] определяли при комнатной температуре с использованием установки TIRATEST-2300 на цилиндрических образцах с диаметром 8 мм, равным высоте (h/d =1). Скорость перемещения траверсы нагружающего устройства - 1 мм/мин. При испытаниях нагрузку прикладывали к боковой поверхности цилиндрического образца (в этом случае разрушение происходит под действием растягивающих напряжений, перпендикулярных к плоскости диаметрального сечения). Разрушающее напряжение (предел прочности) - σ (МПа) рассчитывали по формуле:

σ = 2P/πdh, где

Р - разрушающая нагрузка,,h - диаметр и высота образца соответственно.

За величину σ принимали среднеарифметическое значение шести результатов испытаний.

Прочность при ударном изгибе [39] определяли с использованием маятникового копра на призматических образцах с размерами 7х7х50 мм, расстояние между опорами - 32 мм. Скорость движения ударного диска составляла 4-5 м/с. Результаты ударного испытания представляются отношением работы разрушения образца (А, н∙м) к площади его поперечного сечения (S, м²):

а = А/S, (Дж/м²)

За величину (а) принимали среднеарифметическое значение шести результатов испытаний.

Отметим, что зависимость предела прочности от вида напряженного состояния для керамических материалов проявляется тем в большей степени, чем выше их плотность (если оценивать разности: σ_сж- σ_изг и σ_изг- σ_р) . Так как с возрастанием плотности разрушение материала все больше лимитируется собственно субмикронными микротрещинами, а не макродефектами типа крупных межзеренных пор. Это подтверждается полученными данными в табл. 5.3.4.1 (для материала из порошковой пробы 2: ρ = 2,94 г/см³; σ_сж = 600 МПа, σ_изг = 120 МПа, σ_р = 26 МПа; для материала из порошковой пробы 1: ρ = 1,95 г/см3; σ_сж = 117 МПа, σ_изг = 23 МПа, σ_р = 15 МПа; для материала из порошковой пробы 3: ρ = 1,87 г/см³; σ_сж = 20 МПа, σ_изг = 8 МПа, σ_р = 5 МПа).

Таблица № 5.1.4.1. Физико-механические свойства спеченного материала

Свойства Материал	KIc МПа·м1/2	, МПа	, МПа	, МПа	аН, Дж/м2
Получен из порошковой пробы 1 (Al + NaOH)	0,8	23	117	15	1,2·103
Получен из порошковой пробы 2 (Al/Si + NaOH)	2,0	120	600	26	3·103
Получен из порошковой пробы 3 (Al(OH)3, чда, промышленного производства)	0,5	8	20	5	1·103
KIc - критический коэффициент интенсивности напряжений;
- предел прочности при изгибе;
- предел прочности при осевом сжатии;
- предел прочности при растяжении (методика диаметрального сжатия);
аН - прочность при ударном изгибе;

.2 Сравнительный анализ физико-механических свойств

Здесь уместно провести сравнение показателей механических свойств для разрабатываемого материала из порошковой пробы 2 (обозначим его шифром - "А") с опубликованными данными для оксидных керамических материалов. Например, согласно данным работы [40] предел прочности при сжатии высокоплотного алюмооксидного материала составляет 700 - 2200 МПа. Прочность при сжатии материала (с общей пористостью 20 - 40%), спеченного (при 2100 - 2200°С) из микросфер ZrO₂ - CaO, полученных методом плазменной сфероидизации, лежит в пределах 66 - 377 МПа [40] ( σ_сж = 600 МПа - для материала - "А" ).

Предел прочности на разрыв для огнеупоров с содержанием Al₂O₃ - 55-65 % составляет 8 -15 МПа [41], тот же показатель (по методике диаметрального сжатия) для пористого материала из микросфер ZrO₂ - CaO - 11 - 46 МПа [41], (26 МПа - материал "А").

Предел прочности при изгибе спеченной алюмооксидной керамики составляет 120 - 300 МПа. Прочность такой керамики с добавкой оксида магния - 300 - 450 МПа, а горячепрессованной - 650 МПа [41] (120 МПа - материал "А").

Прочность при ударном изгибе (а_н) для плотной, прочной (σ_изг = 185 МПа) алюмооксидной керамики составляла - 4 ∙ 10³ Дж/м², а для высокоплотного материала состава Al₂O₃ + 0,5% MgO ( с σ_изг, равным 343 МПа) величина а_н - 6 ∙ 10³ Дж/м^.2 [41]. Для спеченных огнеупорных материалов из оксида алюминия, оксида магния и диоксида циркония (с общей пористостью 3 - 5% и σ_изг - 135 - 274 МПа) значения а_н находятся в пределах (1,3 - 2,8) ∙ 10³ Дж/м^.2 [41] (3 ∙ 10³ Дж/м^.2 - материал "А").

Трещиностойкость алюмооксидной керамики (по параметру К_1с, определяющему интенсивность напряжений в вершине трещины, при которой происходит ее "старт"), в зависимости от пористости, среднего размера зерна и метода получения варьируется в пределах 3,7 - 6,0 МПа ∙ м^1/2 [42]. Она возрастает при снижении среднего размера зерна, пористости, а также при использовании метода горячего прессования и горячего изостатического прессования (2,0 МПа∙ м^1/2 - материал "А").

Следует отметить, что перспективы разработки керамических материалов с повышенной трещиностойкостью и энергией, затрачиваемой на разрушение при ударе, могут быть связаны с получением их структуры, включающей определенную долю сферических внутризеренных пор [42]. В этом случае такие поры способны останавливать движение трещины посредством ее локального затупления или выгибания фронта трещины между порами, служащими препятствиями для ее распространения.

В заключение отметим, что при сравнении термомеханических свойств материала "А", со свойствами известных материалов, изготовленных различными технологическими приемами, следует учитывать следующее: материал "А" получен с использованием стандартного, доступного оборудования с применением обычных технологических операций, принятых в керамической технологии. Его спекание проведено на воздухе при относительно невысокой для корунда температуре - 1500°С (обычно корундовые изделия до высокой плотности спекают при температуре 1700- 1750°С). При этом показатели прочностных свойств данного материала (при его плотности - 2,94 г/см³ и общей пористости - 27%) сопоставимы с таковыми для плотной корундовой керамики.

Дальнейшая разработка данного материала и исследование его свойств представляется крайне интересной и перспективной.

Глава 6. Обеспечение требований электробезопасности технологического процесса

6.1 Основные понятия

Современное производство является исключительно высоко электровооруженным. Электрические приборы, установки и агрегаты широко распространены в различных отраслях техники и в быту. Практически во всех видах оборудования и технических системах применяются электротехнические машины и устройства, поэтому обеспечение безопасных условий труда при использовании электрического тока, статического электричества, а значит, электротехнического оборудования и инструмента имеет большое значение.

При рaботе с ними неoбходимо сoблюдать требoвания электробезопасности, которые представляют сoбой кoмплекс oрганизационных, тeхнических, мeдицинских и правoвых мерoприятий, обеспечивающих защиту людeй от вредного и опaсного вoздействия элeктрического тoка, электрическoй дуги, электрoмагнитного пoля и статическoго электричествa, напрaвленных на пoвышение надежнoсти кoнкретных единиц электрoоборудования, электрoинструмента и электричeских сeтей; исключающих вoзможности несчастнoго случaя в результaте пoражeния электричeским тoком или стaтическим элeктричеством. Эксплуатация действующих электроустановок на предприятиях производится согласно: инструкциям по технике безопасности, должностным и производственным инструкциям для персонала, обслуживающего электротехническое оборудование и установки, Правилам эксплуатации электроустановок потребителей (ПЭЭП), Правилам техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей (ПТБ ЭЭП), соответствующих ССБТ (ГОСТ 12.3.003-86*, ГОСТ 12.3.019-80, 12.3.032-84).

6.2 Классификация помещений, способов и средств электрозащиты

При работе с электрoустановками безопасность oбеспечивается применением различных технических и oрганизационных мер. Oни регламентирoваны действующими правилами устрoйства электроустановок (ПУЭ).

Все помещения в зависимости от условий окружающей среды (таблица 6.2.2.), проводимости полов, а также размещения электрооборудования и соединенных с землей металлических конструкций делят по степени опасности поражения током на три класса: с повышенной опасностью, особо опасные и без повышенной опасности (таблица 6.2.1.).

Таблица 6.2.1. Классификация помещений по степени опасности поражения людей электрическим током

Класс	Характеристика
С повышенной опасностью	Характеризуются наличием в помещениях одного из следующих условий, создающих повышенную опасность: 1. Сырости; 2. Токопроводящей пыли; 3. Токопроводящих полов (металлических, земляных, железобетонных, кирпичных и т.д.); 4. Высокой температуры; 5. Возможности одновременного прикосновения человека к имеющим соединения с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам, с одной стороны, и металлическим корпусам электрооборудования, - с другой.
Особо опасные	Характеризуются наличием одного из следующих условий, создающих особую опасность: 1. Особой сырости; 2. Химически активной среды; 3. Одновременно двух или более условий повышенной опасности.
Без повышенной опасности	Характеризуются отсутствием условий, создающих повышенную или особую опасность.

Таблица 6.2.2. Классификация помещений по характеру окружающей среды

Класс	Характеристика
Нормальное	Сухое помещение, в котором отсутствуют признаки, свойственные жарким, пыльным помещениям и помещениям с химически активной средой.
Сухое	Относительная влажность воздуха в помещении не превышает 80%.
Влажное	Пары или конденсирующая влага выделяются в помещении временно и в небольших количествах, относительная влажность воздуха в нем более 60%, но не более 75%.
Сырое	Относительная влажность воздуха в помещении длительное время превышает 75%.
Особо сырое	То же, около 100% (потолок, стены, пол и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой).
Жаркое	Температура воздуха в помещении длительное время превышает 30 ˚С.
Пыльное	По условиям производства технологическая пыль в помещении выделяется в таком количестве, что может оседать на проводах, проникать внутрь машин, аппаратов и т.д. Пыльные помещения подразделяются на помещения с проводящей и непроводящей пылью.
С химически активной средой	По условиям производства в помещении содержатся (постоянно или длительно) пары или образуются отложения, разрушающе действующие на изоляцию и токоведущие части электрооборудования.

6.3 Основные способы и средства электрозащиты

Защитными средствами называются приборы, аппараты, переносные и перевозимые приспособления и устройства, а также отдельные части устройств, приспособлений и аппаратов, служащие для защиты персонала, работающего на электроустановках от поражения электротоком, от воздействия электрической дуги и продуктов ее горения.

Технические средства защиты от поражения электрическим током делятся на средства предупреждающие прикосновение людей к элементам сети, находящимся под напряжением, коллективные, индивидуальные, и средства, которые обеспечивают безопасность, если прикосновение всё - таки произошло.

Основными называются такие защитные средства, изоляция которых надежно выдерживает рабочее напряжение электроустановок, и которыми касаются токоведущих частей, находящихся под напряжением.

Все защитные средства подразделяются на основные и дополнительные.

К основным защитным средствам, применяемым электроустановках до 1000 В, относятся:

.        Диэлектрические перчатки;

.        Инструмент с изолированными рукоятками;

.        Указатели напряжения;

.        Изолирующие клещи.

Дополнительными называются такие защитные средства, которые сами по себе не могут обеспечить безопасность при касании токоведущих частей. Они являются дополнительной мерой защиты к основным средствам, а также служат для защиты от напряжения прикосновения, шагового напряжения и дополнительным защитным средством для защиты от воздействия электрической дуги и продуктов ее горения.

К ним относятся:

.        Диэлектрические галоши, боты и сапоги;

.        Диэлектрические резиновые коврики и дорожки;

.        Изолирующие подставки;

.        Предохранительные пояса.

Основными способами и средствами электрозащиты являются:

         Изоляция токовопроводящих частей электроустановок (рабочая, дополнительная, усиленная, двойная с устройством её непрерывного контроля);

         Компенсация емкостных токов;

-        Защитное заземление;

-        Зануление;

-        Защитное отключение с самоконтролем;

-        Выравнивание потенциалов;

         Малое напряжение (42 В переменного, 110 постоянного тока)

         Электрическое разделение сетей;

         Ограждения;

         Сигнализация, блокировка, знаки безопасности;

         Средства индивидуальной защиты.

Изoляция токoпроводящих частей - oдна из oсновных мер электрoбезопасности. Различaют рабoчую, двoйную и усилeнную рабoчую изoляцию.

Изоляция, обеспечивающая нормальную работу в электрической установке и защиту персонала от поражения электрическим током, называется рабочей. Когда требуется обеспечить повышенную электробезопасность оборудования (например, ручного электроинструмента, бытовых электрических приборов и так далее) используется двойная изоляция, состоящая из рабочей и дополнительной.

Малое напряжение, не превышающее 42 В, используют для уменьшения опасности поражения током людей, работающих с переносным электроинструментом и осветительными лампами,

Заземления сoединяют oтключенные чaсти элeктроустановки с зeмлей на врeмя рабoты на них людeй.

Зазeмляют обoрудование с элeктроприводом, элeктрообогревом, холoдильное, пускoрегулирующее (пускaтели, pубильники, рeгуляторы).

Устрoйство для зaземления сoстоит из зазeмлителей (мeталлических провoдников, пoгруженных в гpунт) и зaземляющих прoводников (тaкже метaллических, сoединяющих зазeмляемые чaсти элeктроустановки с зазeмлителем).

Защитное заземление - это намеренное соединение металлических нетоковедущих частей, могущих оказаться под напряжением, с землей или ее эквивалентом. Оно предназначено для защиты людей от поражения током при прикосновении к этим нетоковедущим частям.

Защитным отключением называется автоматическое отключение электроустановок при однофазном (однополюсном) прикосновении к частям, находящимся под напряжением, недопустимым для человека, и (или) при возникновении в электроустановке тока утечки (замыкания), превышающего заданные значения.

6.4 Воздействие электрического тока на организм человека

Электрический ток представляет серьёзную опасность для жизни человека, поэтому задача обеспечения электробезопасности весьма и весьма серьёзна.

Электробезопасность - это система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Электрический ток - это один из самых распространенных опасных факторов. Электрический ток применяется в подавляющем большинстве установок и устройств не только в производстве, но и в быту.

Поражение электрическим током происходит при прикосновении к токоведущим частям, находящимся под напряжением, или под электрической дугой (в установках с напряжением более 1000 В), при нахождении на малом расстоянии от проводников высокою напряжения электростатическим разрядом, напряжением шага при нахождении человека в зоне растекания тока на землю. Электрический ток, протекая через тело человека, производит термическое, электролитическое, механическое и биологическое, а также световое воздействие. Термическое действие проявляется в ожогах наружных и внутренних участков тела, нагреве кровеносных сосудов и крови и т.п., что вызывает в них серьёзные функциональные расстройства. Электролитическое воздействие выражается в разложении крови и другой органической жидкости, вызывая тем самым значительные нарушения их физико-химических составов и ткани в целом. Механическое воздействие тока приводит к расслоению и разрыву тканей, кровеносных сосудов, нервов, а также выбросу пара из тканевой жидкости и крови. Биологическое действие выражается в раздражении и возбуждении живых тканей организма, что может сопровождаться непроизвольными судорожными сокращениями мышц, в том числе мышц сердца и лёгких. При этом могут возникнуть различные нарушения в организме, включая механическое повреждение тканей, а также нарушение и даже полное прекращение деятельности органов дыхания и кровообращения. Световое воздействие приводит к электроофтальмии - поражению глаз в результате воздействия ультрафиолетовых лучей электрической дуги.

Различают два основных вида поражения организма: электрические травмы и электрические удары. Часто оба вида поражения сопутствуют друг другу. Тем не менее, они различны и должны рассматриваться раздельно.

Электрические травмы - это чётко выраженные местные нарушения целостности тканей организма, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги. Обычно это поверхностные повреждения, то есть поражения кожи, а иногда других мягких тканей, а также связок и костей.

Электрический удaр - oбщее пoражение электрoтоком, прeдставляющее собoй вoзбуждение живых ткaней оргaнизма, сопрoвождающееся непрoизвольным сoкращением мышц. Элeктрический удaр мoжет привeсти к судoрогам, потeри сoзнания нарушeнию дыхaния и сeрдечной деятельнoсти и, в опрeделенных случaях, к клиническoй смeрти.

Степeнь пoражения элeктротоком зaвисит от мнoгих факторов: силы тока, врeмени прoхождения тoка черeз оргaнизм, харaктеристики тoка, пути токa в теле, сoстояния oрганизма, внeшних услoвий.

Пeременный ток oпаснее постoянного, но при нaпряжении вышe 500 В опаснeе постoянный ток. Диaпазон нaиболее опaсных частот 20...1000 Гц. Чем бoльше сила тoка, чем опaснее для челoвека. Из путeй прoхождении наиболeе опaсны: голова - рука, голова - ноги, рука - нога через сердце. Опаснoсть пoражения током пoвышают влажнoсть, пыль, пaры кислoты, мoкрая кожа, пoвышение темперaтуры и т.п.

Oчень бoльшое знaчение имeет сoстояние челoвека и егo oрганизма: недoмогание, устaлость, гoлод, oпьянение, перeвозбуждение снижaют сопртoивление.

 

.5 Расчёт параметров защитного заземления лабораторной установки

Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам (индуктивное влияние соседних токоведущих частей, вынос потенциала, разряд молнии и т. п.). Защитное заземление представляет собой преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом токопроводящих нетоковедущих частей, которые могут оказаться пол напряжением. Назначение защитного заземления - устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу электроустановки и другим нетоковедущим металлическим частям, оказавшимся под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам.

Электробезoпасность oбеспечивается испoльзованием прирoдного явления отeкания электрoтока в землю, что дoстигается полoжением системы зазeмляющего устрoйства, состoящего из заземлителей и зaземляющих провoдников (рис. 6.5.1.).

Зaщитное зaземление элeктроустановок дoлжно выпoлняться во всeх случaях при нaпряжении 500 В и вышe, при нaпряжении вышe 36 В перeменного и 110 В пoстоянного в пoмещениях с пoвышенной опaсностью.

Зaземление дoлжно имeть мaлое сoпротивление, нe превышaющее дoпустимых вeличин. Нoрмативы на сoпротивление зaземления опредeляются ПУЭ в зaвисимости от нaпряжения и мoщности электрoустановки.

В элeктроустановках нaпряжением до 1000 В сoпротивление зазeмления (R_З) дoлжно быть не мeнее 4 Ом. Eсли суммaрная мoщность истoчников, подключeнных к сети, не прeвышает 100 КВт, тo дoпускается увeличение R_З до 10 Ом.

Рис.6.5.1. Схема защитного заземления.

В случае пoвреждения изoляции токoведущая чaсть элeктрически сoединяется с незaземленным токoпроводящим элементoм оборудoвания. При прикoсновении челoвека к такoму элементу он oказывается под нaпряжением прикoсновения, величинa которoго рaвна фазнoму или близкa к нему.

Принцип действия защитного заземления - снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус и другими причинами. Это достигается путем уменьшения потенциала заземленного оборудования (уменьшением сопротивления заземлителя), а также путем выравнивания потенциалов основания, на котором стоит человек, и заземленного оборудования (подъемом потенциала основания, на котором стоит человек, до значения, близкого к значению потенциала заземленного оборудования).

6.6 Расчёт

1. Определим ток замыкания на землю:

, (6.6.1.)

где I_з - ток замыкания на землю;

U - напряжение сети;

Z - полное сопротивление фаз относительно земли.

Определим ток замыкания на землю в сети с напряжением 380В - наибольшей возможной в данной электроустановке ток замыкания на землю. В сетях напряжения до 1000В ток однофазного замыкания на землю не превышает 10А, так как даже при самом плохом состоянии изоляции и значительной ёмкости сопротивление фазы относительно земли не бывает менее 100Ом (Z>100Oм). Отсюда ток замыкания на землю:

 А

. Сопротивление замыкания рассчитывается по формуле:

 (6.6.2.)

где R_з - сопротивление заземления;

U_пр.д.д - длительное допустимое напряжение прикосновения (20 Ом);

α₁ -коэффициент напряжения прикосновения при контурном заземлении.

Принимая  =0,5; получаем:

Oм

. Определим расчётное удельное сопротивление грунта по формуле:

 (6.6.3.)

где  - удельное сопротивление грунта, полученное из справочника;

 - климатический коэффициент;

- расчётное удельное сопротивление грунта с учётом климатического коэффициента.

При сухом грунте, типа суглинок, при влажности 10 - 12% к массе грунта  =1,4; =100 Ом.

Таблица 6.5.1. Приближенные значения удельных электрических сопротивлений различных грунтов и воды, Ом м

Грунт, вода	Возможные пределы колебаний	При влажности 10 - 20% к массе грунта
Глина	8 - 70	40
Суглинок	40 - 150	100
Песок	400 - 700	700
Супесок	150 - 400	300
Торф	10 - 30	20
Чернозем	9 - 53	20
Садовая земля	30 - 60	40
Каменистый	500 - 800	-
Скалистый	104 - 107	-
Вода:
Морская	0,2 - 1	-
Речная	10 - 100	-
Прудовая	40 - 50	-
Грунтовая	20 - 70	-
В ручьях	10 - 60	-

Таблица 6.5.2. Коэффициенты сезонности ψ для однородной земли

Климатическая зона по таблице 4	Состояние земли во время измерений ее сопротивления при влажности
	Повышенной	Нормальной	Малой
	Вертикальный электрод длиной 3 м
I	1,9	1,7	1,5
II	1,7	1,5	1,3
III	1,5	1,3	1,2
IV	1,3	1,1	1,0
	Вертикальный электрод длиной 5 м
I	1,5	1,4	1,3
Климатическая зона по таблице 4	Состояние земли во время измерений ее сопротивления при влажности
	Повышенной	Нормальной	Малой
II	1,4	1,3	1,2
III	1,3	1,2	1,1
IV	1,2	1,1	1,0
	Горизонтальный электрод длиной 10 м
I	9,3	5,5	4,1
II	5,9	3,5	2,6
III	4,2	2,5	2,0
IV	2,5	1,5	1,1
	Горизонтальный электрод длиной 50 м
I	7,2	4,5	3,6
II	4,8	3,0	2,4
III	3,2	2,0	1,6
IV	2,2	1,4	1,12

Определим расчётное удельное сопротивление грунта:

Ом×м

. Примем сопротивление естественных заземлителей равным: R_e= 12 Ом.

. Рассчитаем сопротивление искусственного заземления, считая, что искусственные и естественные заземления соединены параллельно, и общее их сопротивление не должно превышать норму Rз, по формуле:

 (6.6.4.)

где R_u- сопротивление искусственного заземлителя;

Сопротивление искусственного заземлителя будет равняться:

 Ом

. Выберем заземлитель типа -трубчатый или стержневой у поверхности грунта.

Длина заземлителя L=2,0м, а диаметр d=0,1м. Тогда сопротивление одиночного стержневого заземлителя у поверхности грунта будет вычисляться по формуле:

 (6.6.5.)

Ом

Примем длину соединительной шины L_ш=8х4=32(м); расстояние между стержнями 2м; необходимое число стержней определяется как: n= 32/2=16.

Найдём коэффициент использования заземлителя. Он будет равен:

Примем: =0,63.

Определим сопротивление соединительной шины на поверхности грунта по формуле:

 (6.6.6.)

где R_ш -сопротивление соединительной шины.

Сопротивление соединительной шины на поверхности грунта:

Ом

Сопротивление шины с учётом коэффициента использования определяется по формуле:

 (6.6.7.)

R_шф - сопротивление с учетом коэффициента использования;

η_ш - коэффициент использования.

Коэффициент использования заземлителя ( = 0,32), определим сопротивление соединительной шины с учётом коэффициента использования:

Ом

Определим сопротивление стержней (вертикальных заземлителей) с учётом шин по формуле:

 (6.6.8.)

где R_ст -сопротивление стержней с учётом шин.

Сопротивление стержней:

 Ом

Учитывая коэффициент использования вертикальных заземлителей, определим их число по формуле:

 (6.6.9.)

где n - число вертикальных заземлителей.

Число заземлителей:

 шт.

Примем число стержней n = 20 шт.

Схема защитного контурного заземления представлена на рис. 6.6.1.

Рис. 6.6.1. Схема защитного контурного заземления высокотемпературной печи

Глава 7. Организационно-экономическая часть

Проработка бизнес-плана НИР

7.1 Меморандум конфиденциальности

Данный бизнес-план находится в ограниченном доступе к ознакомлению. Разработчики проекта:

·   Проректор по научной работе, д.т.н., профессор Шляпин А.Д.

·   Начальник МИЦ, к.т.н. Омаров А.Ю.

·   Доцент кафедры "Экономика и управление производством" Московского государственного индустриального университета (ФГБОУ ВПО "МГИУ") Поцелуева Н.А.

·   Профессор кафедры "Безопасности жизнедеятельности и промышленной экологии" ФГБОУ ВПО "МГИУ" Резчиков Е.А.

·   Студентка ФГБОУ ВПО "МГИУ" Шикунова О.В.

 

.2 Резюме

В данной работе изложены результаты исследования утилизации стружки силумина и получения из нее высококачественной керамики. Полученные научные результаты явились основой для создания технологической схемы производства керамики.

Методы получения различных конструкционных керамик достаточно хорошо отработаны и применяются на производстве. Но для изготовления высококачественной керамики необходимо измельчать исходное сырье и получать мелкодисперсную структуру. Это является трудоемким и энергоемким процессом. Эта задача была разрешена путем перевода отходов этих сплавов в наноструктурированную гидроокись алюминия, что позволило получать керамику с высокими свойствами и тем самым решать задачу утилизации стружки с получением полезного продукта.

 

.3 Задание на исследование

Необходимо разработать технологию получения конструкционной керамики из отходов (стружки) силумина.

Перечень подлежащих разработке вопросов:

решение проблемы утилизации отходов алюминиевых сплавов;

выбор оборудования и методики исследования;

изучение свойств порошков оксида алюминия, полученного путем химического диспергирования;

описание и обоснование выбранной технологической схемы;

подбор и описание методики изучения физико-механических свойств нового керамического материала;

7.4 План организации научно-исследовательской работы

7.4.1 Используемое оборудование и приборы

Для выполнения НИР используется oбoрудовaние и пpибoры, пеpечень кoтopых пpивeдён в таблицe 7.4.1.1.

Таблица 7.4.1.1. Перечень оборудования и приборов

Оборудование, приборы		Коли-чес-тво, ед.	Мощ-ность, кВт	Вид энер-гии	Смен-ность рабо-ты	Дейст-витель-ный годовой фонд времени, час	Фонд времени на работу по НИР, час	Коэф-фициент загрузки обору-дования
Наимено-вание	Модель
Электрон-ный сканирую-щий микро-скоп	Karl Zeiss EVO 50	1	18	Элек-три-чес-кая	1	1860	26	0,0139
Продолжение таблицы 7.4.1.1.
Рентгенов-ский фазовый анализатор	ДРОН-3	1	5,5	Элек-три-чес-кая	1	1860	21	0,0113
Лазерный дифракто-метр	Fritsch Partical Sizer analyset-te 22	1	3,5	Элек-три-чес-кая	1	1860	18	0,0097
Спектро-метр	Spectro-meter DT 1200	1	2,5	Элек-три-чес-кая	1	1860	8	0,0043
Установка термо-механичес-кого удара	TIRATEST-2300	1	3,5	Элек-три-чес-кая	1	1860	12	0,0065
Дифракто-метр	ARL X’TRA-145	1	3	Элек-три-чес-кая	1	1860	15	0,0081
Печь камерная	СНО-4.8.2,5/ 13-И2	1	50	Элек-три-чес-кая	1	1860	13	0,0069

7.4.2 Численность работников, занятых исследованием

Сoстaв и числeннoсть paбoтникoв, их занятoсть пo тeмe нaучнoгo исслеeдoвaния пpeдстaвлeны в тaблицe 2. Грaфы 1 и 3 зaпoлнeны нa oснoвaнии штaтнoгo рaсписaния для инжeнepных paбoтникoв и млaдшегo oбслуживaющeгo пepсoнaлa унивepситeтa. Дaнныe грaфы 2 пoлучeны пo фaктичeским дaнным выпoлнeния нaучнo-исслeдoвaтeльскoй рaбoты. Дaнныe в грaфe 4 oпрeдeлeны пo плaнoвым дaнным выпoлнeния НИР. Дaнныe грaфы 5 oпрeдeляются кaк oтнoшeниe грaфы 4 к oбщeй зaплaнирoвaннoй прoдoлжитeльнoсти нaучнo-исслeдoвaтeльскoй рaбoты. Пpодoлжительность НИР состaвляет 88 дня. Дaнные в графe 6 пoлучены произвeдением грaфы 3 и 5 продoлжительности рабoты пo НИР.

Таблица 7.4.2.1. Численность работников по НИР

Должность исполнителя	Количество человек	Оклад, руб.	Фонд времени по НИР, дни	Коэффициент занятости по НИР	Фонд зарплаты по НИР, руб.
Профессор кафедры	1	14 000	30	0,34	19 091
Технолог (студент - исполнитель)	1	4 500	88	1,0	18 000
К.Т.Н кафедры (руководитель дипломного проекта)	1	5 400	43	0,49	10 555
Итого					47 646

7.5 Планирование научно-исследовательской работы

7.5.1 Сетевое планирование и управление НИР

Для выполнения НИР весьма целесообразно применять систему сетевого планирования и управления (СПУ). Использование НИР представляет собой увязку между работами, необходимыми для того, чтобы получить некоторый единый конечный результат.

Основой СПУ является сетeвой график, котoрый изображает логическую последовательность планируемых рабoт (рис. 7.5.1.1). Сетевой график представляет собой модель процесса разработки и создания объекта. Сетевoй грaфик состoит из конечнoго множествa рабoт, изобpажаемых стpелками, и сoбытий, обoзначаемых кружoчками.

Работа - это какое-либо действие или выполнение трудового процесса, привoдящее к дoстижению опpеделённого рeзультата.

Событием называется результат работы, т.е. её начало и завершение. Оно не является процессом и не имеет продолжительности во времени. Для построения сетевого графика необходимо составить список всех работ и событий, выяснить технологическую последовательность выполнения работ. Полученные результаты представляются в виде таблицы (табл. 7.5.2.1.).

Расчёт параметров сетевого графика.

При расчёте сетевой модели графическим методом определяются следующие параметры:

возможный ранний срок свершения события - tri;

допустимый поздний срок свершения события - tn;

резерв времени события - Ri;

- резервы времени работы:

полный-Rnij;

свободный - Rcij;

продолжительность критического пути - t_КР.

Определение ранних сроков свершения событий tri.

Ранний срок свершения события - это время, необходимое для выполнения всех работ, предшествующих данному событию.

Для исходного события tri=0. Для события j ранний срок свершения события равен раннему сроку свершения исходного события 1 плюс продолжительность работы lj, то есть tpj=tpl+tlj, где tlj - продолжительность работы lj. Таким образом, ранний срок свершения любого события определяется по формуле tpj=(tpi+tij)max, где max- максимальная сумма раннего срока свершения события i и продолжительности работы tij.

Определение поздних сроков свершения событий tri.

Поздний срок свершения события - это время, превышение которого вызывает аналогичную задержку наступления завершающего события сети.

Поздний срок свершения события для последнего события равен его раннему сроку tnc=tpc. Поздний срок свершения предыдущего события определяется по формуле tniptnc-tijj где tij - продолжительность работы, a tni - поздний срок свершения предыдущего события. В общем случае поздний срок свершения события определяется минимальной разностью между поздним сроком свершения конечной работы ij и продолжительностью работы -tij, то есть по формуле tni=(tnj-tij)min.

Определение резервов времени событий Ri.

Резерв времени события определяется как разность между его поздним и ранним сроками свершения по формуле Ri=tni-tpi.

Этот резерв времени показывает промежуток времени, на который может быть задержано свершение данного события без увеличения сроков завершения разработки в целом.

Определение критического пути.

На этом этапе определяются работы и события, лежащие на критическом пути.

Определение резервов времени работ.

Полный резерв времени определяется для работ, не лежащих на критическом пути по формуле Rnij=tnj-tpi-tij. Свободный резерв времени работы определяется по формуле Rcij=tpj-tpi-tij. При отрицательном значении приведённой разницы свободный резерв времени принимают равным нулю.

7.5.2 Построение сетевого графика

Таблица 7.5.2.1. Перечень работ и событий

Код	Содержание	Трудо-емкость, чел/ дней	Число испол-нителей, чел.	Продол-жительность, дней		Код	Формулировка
						1	Техническое задание на разработку технологии конструкцион-ной керамики получено
1-2	Проработка технического задания	3	1	3		2	Техническое задание проработано
2-3	Подбор литературы	6	3	2		3	Подбор литературы завершен
3-4	Поиск аналогов технологий получения керамики	4	4	1		4	Поиск аналогов технологий получения керамики завершен
4-5	Разработка методики исследования	2	1	2		5	Методика исследования разработана
5-6	Разработка схемы эксперимента	2	2	1		6	Схема эксперимента разработана
6-7	Выбор и обоснование материалов исследования	3	3	1		7	Материалы исследования разработаны
5-8	Составление сетевого графика	4	2	2		8	Сетевой  график составлен
7-9	Подготовка образцов для СЭМ	1	1	1		9	Образцы для СЭМ подготовлены
7-10	Подготовка образцов для РФА	2	2	1		10	Образцы РФА подготовлены
7-11	Подготовка образцов для петрографи-ческого анализа	2	2	1	11		Образцы для петрографи-ческого анализа подготовлены
7-12	Подготовка образцов для электро-акустического метода и лазерной дефракции	6	2	3	12		Образцы для исследования электро-акустическим методом и методом лазерной дифракции подготовлены
7-13	Подготовка образцов для исследования реологических свойств	2	2	1	13		Образцы для исследования реологических свойств подготовлены
8-14	Расчет параметров сетевого графика	2	2	1	14		Параметры сетевого графика рассчитаны
9-15	Проведение СЭМ	6	3	2	15		Исследование СЭМ проведено
10-16	Проведение РФА	3	1	3	16		РФА проведен
11-17	Проведение петрографичес- кого анализа	3	3	1	17		Петрографичес-кий анализ проведен
12-18	Проведение исследования методом электроакустики и методом лазерной дифракции	3	3	1	18		Исследования методом электроакустики и методом лазерной дифракции проведены
13-19	Исследование реологических свойств	3	3	1	19		Исследование реологических свойств проведено
14-20	Составление сметы затрат на НИР	1	1	1	20		Смета затрат на НИР составлена
15-21	Обработка данных по СЭМ	2	2	1	21		Обработка данных по СЭМ, РФА, петрографичес-кому анализу, исследованию электроакусти-ческим методом и методом лазерной дифракции, реологическим свойствам завершины
16-21	Обработка данных по РФА	2	2	1
17-21	Обработка данных по петрографичес-кому анализу	2	2	1
18-21	Обработка данных исследования электроакустичес-ким методом и методом лазерной дифракции	3	3	1
19-21	Обработка данных исследования реологических свойств	1	1	1
20-27	Фиктивная работа	0	0
21-22	Сравнение полученных эксперименталь-ных данных с литературой	1	1	1	22		Сравнение полученных эксперименталь-ных данных с литературой проведено
22-23	Спекание порошков и получение керамики	2	1	2	23		Керамика получена
23-24	Подготовка образцов для РЭМ	2	2	1	24		Образцы для РЭМ подготовлены
23-25	Подготовка образцов для изучения механических свойств и термостойкости	2	2	1	25		Образцы для изучения механических свойств и термостойкостиподготовлены
23-26	Определение усадки, плотности и пористости керамики	3	1	3	26		Данные по усадке, плотности и пористости керамики, РЭМ и после изучения механических свойств и термостойкости обработаны
24-26	Обработка данных по РЭМ	6	2	3
25-26	Обработка данных после изучения механических свойств и термостойкости	6	2	3
26-27	Сравнение полученных эксперименталь-ных данных с литературой	9	1	9	27		Полученные эксперименталь-ные данные сравнены с литературой
27-28	Проведение маркетинговых исследований	14	2	7	28		Маркетинговые исследования проведены
28-29	Проработка БЖД	5	1	5	29		БЖД проработано
28-30	Разработка технико-экономического обоснования	12	1	12	30		Технико-экономическое обоснование разработано
29-30	Фиктивная работа	0	0	0
30-31	Написание пояснительной записки	8	2	4	31		Пояснительная записка написана

Итого: 138 88

 

.5.3 Расчет параметров сетевого графика

Таблица 7.5.3.1. Параметры событий сети

№ события	Ранний срок свершения события tpi	Поздний срок свершения события tni	Резерв времени события Ri
1	0	0	0
2	3	3	0
3	5	5	0
4	6	6	0
5	8	8	0
6	9	9	0
7	10	10	0
8	16	22	6
9	11	12	1
10	11	11	0
11	12	13	1
12	13	13	0
13	11	13	2
14	17	23	6
15	13	14	1
16	14	14	0
17	11	14	3
18	14	14	0
19	12	14	2
20	13	31	18
21	15	15	0
22	16	16	0
23	18	18	0
24	19	19	0
25	19	20	1
26	22	22	0
27	31	31	0
28	38	38	0
29	43	43	0
30	50	50	0
31	54	54	0

Таблица 7.5.3.2. Параметры работ сети

№	Работа код	Продол-житель-ность tij	Начало раннее tpj	Окон-чание раннее tpi+tij	Начало позднее tpi-tij	Оконча-ние позднее tnj	Резерв времени полный tnj-tpi-tij	Резерв времени свобод-ный tnj--tpi-tij
1	1-2	3	0	0	3	3	0	0
2	2-3	2	3	3	5	5	0	0
3	3-4	1	5	5	6	6	0	0
4	4-5	2	6	6	8	8	0	0
5	5-6	1	8	8	9	9	0	0
6	5-8	2	8	8	16	22	10	1
7	6-7	1	9	9	10	10	0	0
8	7-9	1	10	10	11	12	1	0
9	7-10	1	10	10	11	11	0	0
10	7-11	1	10	10	11	13	2	0
11	7-12	3	10	10	13	13	0	0
12	7-13	1	10	10	11	13	2	0
13	8-14	1	16	22	17	23	6	0
14	9-15	2	11	12	13	14	0
15	10-16	3	11	11	14	14	0	0
16	11-17	1	11	13	11	14	2	1
17	12-18	1	13	13	14	14	0	0
18	13-19	1	11	13	12	14	2	0
19	14-20	1	17	23	13	31	13	0
20	15-21	1	13	14	15	15	1	1
21	16-21	1	14	14	15	15	0	0
22	17-21	1	11	14	15	15	3	3
23	18-21	1	14	14	15	15	0	0
24	19-21	1	12	14	15	15	2	2
25	20-27	0	13	31	31	31	8	0
26	21-22	1	15	15	16	16	0	0
27	22-23	2	16	16	18	18	0	0
28	23-24	1	18	18	19	20	1	0
29	23-25	1	18	18	19	20	1	0
30	23-26	3	18	18	22	22	1	0
31	24-26	3	19	19	22	22	0	0
32	25-26	3	19	20	22	22	0	0
33	26-27	9	22	22	31	31	0	0
34	27-28	7	31	31	38	38	0	0
35	28-29	5	38	38	43	43	0	0
36	28-30	12	38	38	50	50	0	0
37	29-30	0	43	43	50	50	7	0
38	30-31	4	50	50	54	54	0	0

7.6 План по определению затрат на исследование

В плaне пo опрeделению зaтрат на исслeдовaние выпoлняются рaсчёты пo опредeлению капитaльных затрaт и амoртизационных отчислeний, затрaт на матeриалы, заработную плaту, энергoноситeли, расхoдов на содeржание и эксплуaтацию оборудoвания, других кoсвенных рaсходов. Нa основaнии выполненных рaсчётов сoставляeтся смета зaтрат на прoведeниe НИР.

В зaтрaты нa нaучно-исслeдовaтeльскую paботу включaютcя вcе прямыe и кoсвeнныe рaсхoды, нeзaвисимo oт иcтoчникoв их финaнсиpoвaния.

Прямыми затратами называются расходы, связанные с выполнением исследования, включаемые в его себестоимость. Сюда включаются капитальные затраты нa oбoрудование и прибoры для научных работ; затраты на основную и дополнительную заработную плату производственных рабочих, научных, инженерно-технических и других работников, занятых выполнением научно-исследовательской работы; затраты на топливо и энергоносители; затраты на научные и производственные командировки, связанные с выполнением научно-исследовательской работы; затраты на оплату работ, произведенными другими организациями. Косвенными затратами называют расходы, не относящиeся к конкретным темaм исследовaли. Они связаны с выполнением всех НИР. Косвенные затраты включают в себя: расходы на содержание аппарата управления, хозяйственные и другие расходы.

7.6.1 Определение капитальных затрат и амортизационных отчислений

Для расчёта капитальных затрат и амортизационных отчислений необходимо воспользоваться данными, приведёнными в таблице 7.6.1.1. Содержание граф 1, 2, 3 записано на основании соответствующих граф таблицы 7.4.1.1. Затраты на монтаж оборудования, приведённые в графе 6 определяются в размере 15% от общей стоимости оборудования (графа 5). Балансовая стоимость (графа 7)определяется как стоимость оборудования (графа 5) с учётом затрат на монтаж (графа 6). Полную первоначальную стоимость оборудования и приборов с учётом коэффициента загрузки по НИР (графа 9) определяется по формуле (23):

Коб.з.= КобКз, (23)

где Коб - балансовая стоимость оборудования (графа 7), тыс. руб.;

Кз - коэффициент загрузки оборудования по НИР (графа 8), записанный на основании графы 9 таблицы 7.4.1.1.

Норма амортизации для используемого оборудования и приборов принята в размере 25% (графа 10). Амортизационные отчисления (графа 11) определяется по формуле (24):э

г = (Koб.зNa)/100, (24)

где Коб.з. - полная первоначальная стоимость оборудования с учётом нагрузки по НИР (графа 9), тыс. руб. Na - норма амортизации (графа 10), %

Таблица 7.6.1.1. Определение капитальных затрат и амортизационных отчислений.

Оборудование		Количесвтво, шт	Цена, тыс. руб.	Общая стоимость, тыс. руб.	Затраты на монтаж, тыс. руб.	Балансовая стоимость, руб.	Коэффициент загрузки по НИР	Первоначальная стои-мость с учетом НИР, тыс. руб.	Аморти-зационные отчисления
Наиме-нование	Модель								Нор-ма, %	Сум-ма, тыс. руб.
Электронный сканирующий микроскоп	Karl Zeiss EVO 50	1	11500	11500	1700	13200	0,0139	183,48	25,0	45,87
Рентгеновский фазовый анализа-тор	ДРОН-3	1	1400	1400	200	1600	0,0113	18,08	25,0	4,52
Лазерный дифракто-метр	Fritsch Partical Sizer analys-ette 22	1	9000	9000	1300	10300	0,0097	99,91	25,0	24,98
Спектрометр	Spectro-meter DT 1200	1	800	800	100	900	0,0043	3,87	25,0	0,97
Установка термомеханического удара	TIRATEST-2300	1	2000	2000	300	2300	0,0065	14,95	25,0	3,74
Дифракто-метр	ARL X’TRA-145	1	600	600	80	680	0,0081	5,51	25,0	1,38
Печь камерная	СНО-4.8.2,5/ 13-И2	1	150	150	20	170	0,0069	1,17	25,0	0,29
Итого:				25450				326,97		81,75

7.6.2 Определение затрат на материалы и комплектующие изделия

Затраты на мaтериалы должны включать: стоимость основных и вспомогательных материалов, покупных полуфабрикатов, комплектующих изделий и других материальных ценностей, необходимых для научно-исследовательской работы. Для определения затрат использована таблица 7.6.2.1. Содержание граф 1, 2, 3 и 4 определено с учётом экспериментальной части проекта. Содeржание графы 5 опрделено по каталогам производителей материалов и кoмплектующих изделий. Содержание графы 6 определяется как произведение общего расхода на планoвую цену и коэффициент 1,05, учитывающий транспортные расхoды.

Таблица 7.6.2.1. Смета затрат на материалы и комплектующие.

Наимено-вание	Назначение	Единица измерения	Общий расход	Плановая цена за единицу изделия, руб.	Общая стоимость, руб.
Сплав АК12	Исследуемый материал	кг	2	1 000	2 100
Алюминий	Исследуемый материал	кг	2	1 100	2 310
Щелочь NaOH	Диспергирование АК12 в водном растворе	кг	3	40	126
Поли-виниловый спирт	л	3	182	573
Итого:					5 109

7.6.3 Определение затрат на заработную плату

Фонд заработной платы инженерно-технических работников рассчитывается по формуле (25):

З_н=ДnК_з, (25)

где Д - должностной оклад, руб.;- количество месяцев работы по НИР;

К_з - коэффициент занятости (графа 6 таблицы).

Для расчёта общих затрат на заработную плату используют таблицу 7.6.3.1. Содержание графы 2 соответствует сумме значений графы 6 таблицы 7.4.2.1. Фонд дополнительной заработной платы определяется в размере 20% от основной заработной платы. Графа 4 определяется как сумма значений граф 2 и 3. Отчисления в социальные фонды (графа 5) составляет 30% от основной и дополнительной заработной платы.

Таблица 7.6.3.1. Ведомость фондов заработной платы.

Категория работников	Годовой фонд заработной платы			Отчисления в социальные фонды, руб.
	Фонд основной зарплаты, руб.	Фонд дополни-тельной заработной платы, руб.	Всего руб.
Работники выполняющие НИР	47 646	9 529	57 175	17 153

7.6.4 Определение затрат на энергоносители

Для расчёта затрат использована таблица 7.6.4.1. Затраты на энергоносители определяются по формуле (26):

_э = Q_rF_nK_mK_пЦ_э, (26)

где: Q_r - норма расхода электроэнергии за час работы, определяемая по паспортным данным оборудования; F_n - фонд времени работы оборудования по НИР, час (графа 3); K_m - коэффициент использования мощности (графа 5); K_п - коэффициент потери электроэнергии в сети (графа 4); Ц_э - стоимость 1 кВтчас электроэнергии, принятая по данным Цэ - 4,05 руб. (графа 8).

Значение графы 8 определяется произведением графы 3 и сooтветствующей нoрмoй расхода электроэнергии за час работы оборудования даннoгo вида. Рассчитанное значение затрат на электроэнергию приведенo в графe 9.

Таблица 7.6.4.1. Расчёт затрат на топливо и энергоносители.

Вид топлива	Оборудование, его характеристика				Общий расход энергии			Цена, руб	Затраты, руб.
	Наименование	Фонд времени работы по НИР, час	Коэффициент потерь энергоносителя	Коэффициент использования мощности	Единицы измерения		Величина
Электрическая	Электронный сканирующий микроскоп	26	1,01	0,75	КВт/ час		18,0	4,05	1436
Электрическая	Рентге-новский фазовый анализатор	21	1,01	0,75	КВт/ час		5,5	4,05	354
Электрическая	Лазерный дифрактометр	18	1,01	0,75	КВт/ час		3,5	4,05	193
Электрическая	Спектрометр	8	1,01	0,75	КВт/ час	2,5		4,05	61
Электрическая	Установка термомеханического удара	12	1,01	0,75	КВт/ час	3,5		4,05	129
Электрическая	Дифрактометр	15	1,01	0,75	КВт/ час	3,0		4,05	138
Электрическая	Печь камерная	13	1,01	0,75	КВт/ час	50,0		4,05	1994
Итого:									4305

7.6.5 Определение расходов по содержанию и эксплуатации оборудования

Затраты на содержание и эксплуатацию оборудования представляют собой сумму затрат, сведённых в таблицу 7.6.5.1. Затраты на вспомогательные материалы и по уходу за оборудованием определены в размере 0,5% от стоимости оборудования. Затраты на силовую электроэнергию определяются как итог графы 9 таблицы 7.6.4.1.

Затраты на тeкущий рeмонт оборудования опрeдeляются в размepе 6% от их стоимости, привeдённой в итоге графы 9 таблицы 7.6.1.1. Величина амортизационных отчислений определена в таблице 7.6.1.1. итог графы 11.

Возмeщeние износа инструмента и приспособлений определяется в размере 1% от стоимости оборудования итог графы 9 таблицы 7.6.1.1.

Прочиe рaсходы, связанные с содержанием оборудования составляют 3% от суммы рaсхoдoв по вышeпeрeчисленным статьям.

Таблица 7.6.5.1. Затраты на содержание и эксплуатацию оборудования

№ п/п	Статьи затрат	Сумма, руб.
1	Затраты на вспомогательные материалы и по уходу за оборудованием	1 635
2	Затраты на электроэнергию	4 305
3	Затраты на текущий ремонт оборудования	19 618
4	Амортизация оборудования	81 750
5	Возмещение износа инструмента и приспособлений	3 270
6	Прочие расходы	3 317
	Итого:	113 895

7.6.6 Определение расходов на научные и производственные командировки

Планируемые расхoды на научные и прoизводственные командировки в пределах Мoсквы и Москoвскoй oбласти сoставляют 21 000 руб.

7.6.7 Определение затрат на оплату работ, выполненных сторонними организациями и предприятиями

Затраты на оплату работ, выполненных сторонними организациями, определяется в процессе проведения научно-исследовательской работы. Эти работы включают проведение патентного поиска по исследуемым вопросам, маркетинговые исследования рынка измерительных систем и чувствитeльных элeмeнтов, опрeдeлeние вoзмoжных потребителей и формирование портфеля заказов на спроектированный стенд, предоставление ряда информационно-справочных материалов по исследуемой тематике. Приблизительная сумма на оплату составляет 29 000 руб.

7.6.8 Определение накладных расходов

Накладные расходы вычисляются в 200 % от суммы затрат на исследование.

7.6.9 Составление сметы затрат на выполнение НИР

Смета затрат на выполнение НИР приведена в таблице 7.6.9.1. Затраты на материалы приведены в итоге графы 6 таблицы 7.6.2.1. Затраты на энергоносители приведены в итоге графы 9 таблицы 7.6.4.1. Затраты на заработную плату определены в таблице 7.6.4.1.. Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования определены в итоге графы 3 таблицы 7.6.5.1.

Таблица 7.6.9.1.

Наименование статей затрат	Сумма, руб.	Структура затрат, %
Затраты на материалы	5 109	0,65
Затраты на энергоносители	4 305	0,58
Затраты на основную заработную плату	47 646	6,42
Дополнительная заработная плата	9 529	1,28
Отчисления в социальные фонды	17 153	2,31
Расходы на командировки	21 000	2,83
Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования	113 895	15,35
Оплата работ, выполненных другими организациями и предприятиями	29 000	3,91
Накладные расходы	495 274	66,67
Итого:	742 911	100,00

7.7 Маркетинговые исследования

Обратиться к посреднической фирме, которая занимается скупкой и продажей научных разработок. Преимуществом этого варианта является простота, недостатком - отсутствие максимальной выгоды.

Самостоятельный выход на рынок.

.1.Изучение рынка (обратиться к средствам массовой информации: газетам, научным журналам, сборникам технической литературы).

.2.Выбор сегмента рынка (тот сектор рынка, где возможно использование этой разработки; проверить, есть ли аналогичные разработки, запатентованы ли они).

.3. Обращение к целевой аудитории.

.3.1. Непосредственное обращение (рынок покупателя). Держатель разработки обращается к возможным покупателям напрямую. Преимуществом такого варианта является высокая скорость реализации, отсутствие дополнительных затрат, недостаток заключается в отсутствии максимальной выгоды (покупателю предлагается товар, поэтому он старается снизить цену).

Косвенное обращение (рынок продавца). Держатель разработки подготавливает целевую аудиторию (выступление в средствах массовой информации - статьи в научных журналах, описывающие разработку и её преимущества перед существующими аналогами, например: журнал "Мир металла", журнал "Наука и жизнь", журнал "Инженер"). По сравнению с прямым обращением этот способ приносит большую прибыль, но требует много времени и дополнительных затрат.

Кроме вышеперечисленных способов можно предложить свои идеи какому-либо малому предприятию, занимающемуся производством технической продукции, например: ОАО "ГК АЗИМУТ", Промышленная группа "Меркурий", ЗАО "ЮГОС", ООО "Гравис". Преимуществом этого варианта является то, что малые предприятия обладают небольшим объёмом выпуска и они будут рады выйти на рынок с новой идеей.

7.8 Технико-экономическое обоснование НИР

В результате проведённых НИР создана проектная и рабочая документация, а также данные для создания опытных образцов керамики.

Комплекс полученных результатов позволяет сделать вывод о целесообразности разработанной технологии утилизации стружки силумина с дальнейшим получением восококачественной керамики.

. Использование методов сетевого планирования позволило упорядочить ход НИР, сократить общее время выполнения работ с 88 дней до 54 и выявить резервы времени на отдельных участках.

. Смета затрат на НИР составила 742 911рублей.

3. Так как работа проводилась в лабораторных условиях, подсчитать экономический эффект не представляется возможным. Однако результаты исследований могут быть использованы при разработке и создании технологического процесса изготовления изделий полуфабрикатов и последующего улучшения свойств уже полученных керамик на основе силумина.

Выводы

.        Показано, что порошки, полученные химическим методом, путем разложения технического алюминия и силумина едким натром, относятся к классу тонкодисперсных порошков, содержащих значительную долю частиц наноразмерного диапазона.

2.      Разработана технологическая схема спекания порошка.

3.      Показано, что образцы керамики, спеченные из химически диспергированных алюминия и силумина АК12 намного превосходят таковые из порошков Al(OH)3, промышленного производства.

Список литературы

1.  Новая керамика // под ред. П.П. Будникова.- М.: Изд-во лит-ры по строительству. 1969. 311 с.

2.      Бутт Ю.М., Дудеров Г.Н., Матвеев М.А. Общая технология силикатов. - М.: Промстройиздат. 1950. 592 с.

.        Технология керамики и огнеупоров // под ред. П.П. Будникова. - М.: Гос. изд-во лит-ры по стройматериалам 1954. 699 с.

.        Балкевич В.Л. Техническая керамика. - М.: Стройиздат. 1984. 256 с.

.        Павлушкин Н.М. Спеченный корунд. - М.: Гос. изд-во лит-ры по строительству, архитектуре и стройматериалам. 1961. 209 с.

.        Керамика из высокоогнеупорных окислов // под ред. Д.Н. Полубояринова и Р.Я. Попильского. - М.: Металлургия. 1977. 304 с.

.        Тресвятский С.Г., Черепанов А.М. Высокоогнеупорные материалы и изделия из окислов. - М.: Металургиздат. 1957. 250 с.

.        Гаршин А.П., Гропянов В.М., Зайцев Г.П., Семенов С.С. Машиностроительная керамика. - Санкт-Петербург: Изд-во СПбГГУ. 1997. 726 с.

.        Балкевич В.Л. Техническая керамика. - М.: Изд-во лит-ры по строительству. 1968. 200 с.

.        Абрамсон И.Д. Керамика для авиационных изделий. - М.: Оборонгиз. 1963. 240 с.

.        Химическая технология керамики // под ред. И.Я. Гузмана. - М.: ООО РИФ Стройматериалы. 2003. 493 с.

.        Металловедение алюминия и его сплавов: (справочник) под ред. И.Н. Фридляндера. // М.: Металлургия. 1983. 279 с.

.        Дж. Садуорс, А. Тилли. Сернонатриевые аккумуляторы. - М.: Мир. 1988. 672 с.

.        Интенет-сайт http://accumul.ru.

.        Иванов - Шиц А.К., Мурин И.В. Ионика твердого тела. - Санкт- Петербург.: Изд-во С.-Петерб. ун-та. 2000. т.1. 616 с.

.        http://www.gosniti.ru/magazin/N1_2009/nanotech.html

.        http://rusnanotech08.rusnanoforum.ru/sadm_files/disk/Docs/2/45/45%20(5).pdf

.        http://www.portalnano.ru/read/iInfrastructure/russia/nns/gosniti/02_21_05

.        http://www.rusnanonet.ru/products/24046/

.        Бакун О.В., Григорьев О.Н., Картузов В.В., Трефилов В.И. Разрушение гетерофазных поликристаллов на основе плотных модификаций нитрида бора // ДАН СССР. 1986. Т. 288, № 6. С. 1351-1353.

.        Бочко А.Б., Григорьев О.Н., Джамаров С.С. и др. Влияние структурных факторов на пластические и прочностные свойства материалов на основе нитрида бора // Порошковая металлургия. 1980. № 5. С. 96-103

22.    Rhodes W.H. Agglomerate and particle size effects on sintering yttriastabilized zirconia // Ibid/.1981. Vol. 6, N 3. P 19-22

.        Самсонов Г.В. неметаллургические нитриды. М.: металлургия, 196. 264 с.

24.    Galakchov A.V. Shevchenko V.Ya. Influnce of pore structure inhomogeneities in green compact on strength and reliability of Y-TZP // J. Europ. Ceram. Soc. 1990. VOL. 6, N 3. P. 317-322.

25.    Шевченко В.Я., Баринов С.М. Техническая керамика. - М.: Наука, 1993. 187 с. С. 24-28

26.    Ocamura K. Ceramic fibers from polymer precursors // Composites. 1987. Vol. 18, N 2. P. 107-120.

27.    Frinc M., Celikkaya A. Preparathion of yttria powders by emulsion precipitation // Advances in ceramics. Westerville: Am. Ceram. Soc., 1986. Vol. 21. P. 57-67

.        Паничкина В.В. Возможности использования дисперсных порошков для получения спеченных высокоплотных изделий // Журн. Всесоюз. Хим. О-ва. Им. Д.И. Менделеева. 1991. Т. 36, № 2. С. 42-45

.        Ковальченко М.С. Теоретические основы горячей обработки пористых материалов давлением. Киев: наук. Думка, 1980. 240 с.

.        Дорофеев Ю.Г. Динамическое горячее прессование в металлокерамике. М.: металлургия, 1972. 176 с.

.        Витязь П.А., Жданович Г.М., Роман О.В. Импульсное прессование металлических порошков // прогрессивные методы изготовления металлокерамических изделий. Минск: Полымя, 1972. С. 89-96.

.        Красулин Ю.Л., Баринов С.М., Иванов В.С., Карелин Ф.Р. О соединении порошков при термопластической деформации // ДАН СССР. 1986. Т. 291, № 6. С. 1355-1358.

.        Попильский Р.Я., Пивинский Ю.Е. Прессование порошковых керамических масс. М.: Металлургия, 1983. 176 с.

.        Андреевский Р.А. Введение в порошковую металлургию. Фрумзе: Илин, 1988. 174 с.

.        Горелик С.С., Скаков Ю.А., Расторгуев Л.Н. Рентгенографический и электронно-оптический анализ, М.: изд-во МИСиС, 1994, 328 с.

.        А.Н. Винчелл, Г.Винчелл. Оптические свойства искусственных минералов - пер. с англ., М.: Мир, 1967, 526 с.

.        Маркочев В.М., Морозов ЕМ. Работа разрушения и работа пластической деформации в испытаниях на вязкость разрушения // ФХММ. 1978. №6. С 71-74.

.        Эванс А.Г., Хьюр А., Портер Д. Трещиностойкость керамик // Механика разрушения: Разрушение материалов / Под ред. Д. Тэплина. М.: Мир, 1979. Вып. 17. С 134-164.

.        Практикум по технологии керамики. - под ред. проф. И.Я. Гузмана, М.: ООО РИФ "Стройматериалы", 2005, 336 с.

40.    Fritsch. Brief introduction to laser particle size measurement (руководство пользователя).

.        Stinton D.R., Caputo A.J., Low-den R.A. Synthesis of fibrereinfor-ced SiC composites by chemical vapour infiltration // Am. Ceram. Soc. Bull. 1986. Vol. 65, N 2. P. 347-350.

.        Phillips D.C. Ceramic composites: their current status and some requirements for future development // Compos. Sci. and Technol. 1991. Vol. 40, N l.P. 1-17.

.        Зиненко В.Г., Поцелуева Н.А.. Под редакцией Герасиной О.Н.

Разработка бизнес-плана для выполнения организационно-экономической части дипломного проекта. М.: МГИУ, 2005. - 28 с.

44.    Резчиков Е.А., Ткаченко Ю.Л., Рязанцева А.В.; под общ. Ред. Академика Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности Е.А. Резчикова. Безопасность жизнедеятельности. - М.: МГИУ, 2012. - 401 с.

45.    Резчиков Е.А., Ткаченко Ю.Л.. Безопасность жизнедеятельности: учебное пособие. - М.: МГИУ, 2006. - 468 с.