Регистрация / Вход
Прислать материал

Изучение механических свойств пенодиатомитовой керамики на основе диатомита

Сведения об участнике
ФИО
Скворцов Павел Аркадьевич
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Новые материалы. Производственные технологии и процессы
Раздел области наук
Строительные материалы
Тема
Изучение механических свойств пенодиатомитовой керамики на основе диатомита
Резюме
Пенодиатомитовая керамика является новым перспективным материалом. Несмотря на широкое применение в различных производствах, в строительстве и металлургии свойства этого материала практически не изучены. В связи с этим, целью данной работы является изучение механических свойств пенодиатомитовой керамики акустическими методами, определение модуля упругости образцов, плотности, пористости, изучение влияния на них изотермического отжига различной протяженности, испытание образцов на сжатие, экспериментальное определение предела прочности и ударной вязкости диатомита.
Ключевые слова
диатомит, пенодиатомитовая керамика, механические характеристики, прочность, ударная вязкость
Цели и задачи
Основными целями проекта являются:
1) Экспериментальное определение модуля упругости пенодиатомитовой керамики;
2) Исследование влияния отжига на механические характеристики пенодиатомитовой керамики;
3) Испытание образцов пенодиатомитовой керамики на сжатие, построение диаграммы, экспериментальное определение предела прочности пенодиатомитовой керамики;
4) Испытание образцов пенодиатомитовой керамики на ударную вязкость.
Введение

   Пенодиатомитовая керамика является новым перспективным материалом. Диатомит используется как адсорбент и фильтр в текстильной, и нефтехимической промышленности, в качестве строительного тепло- и звукоизоляционного материала, а также имеет еще множество различных применений в технике. Несмотря на широкое применение в различных производствах, свойства этого материала практически не изучены. В связи с этим, целью данной работы является изучение механических свойств пенодиатомитовой керамики, определение модуля упругости образцов, изучение влияния изотермического отжига различной протяженности, испытание образцов на сжатие, экспериментальное определение предела прочности и ударной вязкости диатомита.

Методы и материалы

В работе используются описательный и экспериментальный методы.

Исследуемым материалом является пенодиатомитовая керамика.

Экспериментальная часть исследования заключалась в следующем:

1) С помощью резонансного акустического метода были определены резонансные частоты. Затем по известным формулам был определен модуль упругости для различных плотностей пенодиатомитовой керамики.

2) Образцы пенодиатомитовой керамики подвергались отжигу при различной температуре. В результате наблюдали увеличение модуля упругости и плотности испытуемых образцов.

3) В работе экспериментально изучалось поведение пенодиатомитовой керамики в условиях сжатия. В результате была построена диаграмма сжатия и определен предел прочности испытуемого материала. Эксперимент осуществлялся на испытательной машине МИ-40-КУ.

4) В работе было произведено испытание образцов пенодиатомитовой керамики на ударную вязкость. Эксперимент проходил с использованием маятникого копра в соответствии с ГОСТ 9454-78.   

Описание и обсуждение результатов

Результаты

Таким образом, в данной работе были экспериментально определены динамический модуль упругости (300-600 МПа), предел прочности (1,5 МПа) и ударная вязкость (KCV=524 Дж/м2) пенодиатомитовой керамики на основе диатомита, а также было изучено влияние различных режимов отжига на её физические свойства. Хочется отметить, что применение диатомита в силу невысоких прочностных характеристик может быть ограничено, но в перспективе может играть весьма важную роль в вопросе импортозамещения и экологичности конструкций. Следует подчеркнуть, что для улучшения механических характеристик пенодиатомитовой керамики необходимо также тщательно разработать технологический процесс производства.

Несмотря на то, что добыча и производство пенодиатомитовой керамики осуществляется многими государствами, её практическое применение до сих пор ограничивается только строительными материалами (кирпичи и крошка). Авторы данной работы считают, что пенодиатомитовая керамика может также успешно применяться в качестве шумоизоляционного материала и фильтрующего элемента для технических жидкостей (масел, бензинов). 

Список публикаций, в которых опубликованы результаты работы:

Скворцов П.А., Гальчин С.Н. К вопросу о механических свойствах пенодиатомитовой керамики на основе диатомита // Вестник ТГУ. 2013. Вып.4 (18). С. 1661-1662.

Гаврюшин С.С., Скворцов А.А., Надеждин В.С., Лукьянов М.Н., Груздев А.С., Скворцов П.А. Деформационное поведение и механические свойства пористой керамики на основе диатомита // Материалы VIII международного симпозиума, посвященного 85-летию со дня рождения заслуженного деятеля науки и техники РФ профессора В.Г. Зубчанинова. (Тверской государственный университет, 9-11 декабря 2015г.): тез. докл. Тверь, 2015. С.118-121.

Скворцов А.А., Зуев С.М., Скворцов П.А. Особенности спекания пористой пенодиатомитовой керамики // Материалы ХIX международной конференции «Физика прочности и пластичности материалов» (Самарский государственный технический университет, 8-11 июня 2015г.):  тез. докл. Самара, 2015. С.138.

Используемые источники
1. Dong Guori, Su Zhigiu, Wang Jibin. Diatomite modification and its application westewather treatment. //Advanced Materials Research. 2014. Vol.850-851. P.1355-1359.
2. Hossam Elden Galal Mors. Diatomite: Its Characterization, Modifications and Applications. //Asian Journal of Materials Science. 2010. 2 (3). 121-136.
3. Il'ina V. P., Shelekhova T. S. Diatomites of Karelia for glass production. //Class and ceramics. 2014. Volume: 66 Issue: 3-4 Pages: 109-112.
4. Jang Dongchan, Meza Lucas R., Greer Frank, Greer Julia R. Fabrication and deformation of three-dimensional hollow ceramic nanostructures. //Nature materials. 2013. Volume 12. Issue 10. Pages 893-898.
5. Paunka S. Vassileva, Madlena S. Apostolova, Albena K. Detcheva, Elisaveta H. Ivanova. Bulgarian natural diatomites: Modification and characterization. //Chemical Papers 67 (3) 342–349 (2013).

Information about the project
Surname Name
Pavel Skvortsov
Project title
The study of the mechanical properties of ceramics based on diatomite
Summary of the project
Diatomite ceramics is a new perspective material. In spite of wide application in various industries, for example in building and metallurgical, properties of this material have hardly been studied. The aim of this work is to study the mechanical properties of ceramics based on diatomite by using acoustic methods; determining sample modulus of elasticity, study of the effect on them of the isothermal annealing, testing specimens in compression, experimental determination of the tensile strength and impact resistance of diatomite.
Keywords
Diatomite, mechanical properties, modulus of elasticity, compression, impact resistance