Плотность жидких тугоплавких оксидов

Плотность жидкого оксида бериллия, определенная методом максимального давления в газовом пузырьке при сверхвысоких температурах, соответственно равна:

Полученные результаты описываются уравнением:

Расчетное значение плотности жидкого оксида бериллия при температуре его плавления, полученное по уравнению (5.1), равно 2,39 г/см3.

Экспериментальные значения плотности бинарной системы 60 % BeO + 40 % Al2O3, полученные при температуре плавления системы, выше значений плотности расплава BeO при температуре его плавления. Такое расхождение величин исследуемого параметра можно объяснить различной температурой плавления оксида бериллия и расплава системы BcO-Al2O3, а также возможным взаимодействием компонентов системы в процессе проведении эксперимента при высоких температурах.



Плотность жидкого диоксида титана при температуре его плавления по результатам исследований равна 4,0±0,12 г/см3. Диоксид титана исследован в модификации анатаза с суммарным содержанием примесей не более 0,2 %. Методом рентгеноструктурного анализа установлено, что после экспериментов образцы TiO2 представляли собой рутил.

При плавлении и особенно при перегреве выше температуры плавления TiO2 частично диссоциирует с образованием низших оксидных соединений титана. В образцах TiO2 после их нагрева в аргоне до 2200 °С и охлаждения до комнатной температуры установлено наличие в заметных количествах таких оксидов, как Ti3O5 и Ti2O3. Упругость пара диссоциации диоксида титана при температуре плавления равна 10в-4 Па, а при 2200 °С 0,1 Па.

Температурная зависимость плотности жидкого диоксида титана описывается уравнением

и равна соответственно:

Практически важной характеристикой жидкого диоксида титана, которую следует учитывать при разработке сверхвысокотемпературных композиционных материалов, является отсутствие заметной растворимости тугоплавких металлов в жидком оксиде титана. Так, по данным, приведенным в работе, растворимость молибдена в диоксиде титана при 2200 °С в условиях длительного (50 ч) контакта компонентов системы составила величину 0,04 %. Вольфрам при этих температурах в диоксиде титана не растворяется.



Плотность жидкого оксида алюминия, определенная методом заполнения капилляра при температурах выше tпл + 50 °С (для обеспечения нормальной кинематической вязкости расплава) представлена ниже:

Для бинарных систем Al2O3-BeO, Al2O3-MgO, Al2O3-SiO2 при увеличении содержания в оксиде алюминия второго компонента, численные значения температурного коэффициента плотности [(dp/dТ)*10в-3 г/(см3*грал); бинарных оксидных расплавов повышаются и при содержании около 10 % второго компонента в расплаве составляют:

Изменение молярного объема бинарных оксидных расплавов рассмотренных выше систем при возрастании содержания второго компонента уменьшается. При этом степень отклонения увеличивается с уменьшением силы поля катиона в ряду BeO —> MgO —> SiO2.

Большое значение имеет изучение свойств оксида алюминия в твердом состоянии. При температурах до 1800 °С Al2O3 стоек к действию углерода, оксида углерода, углеводородов и некоторых металлов. Оксид алюминия устойчив в контакте с расплавами магния, хрома, кобальта, никеля. Прочность при сжатии оксида алюминия при температуре 1600 °С равна 50 МПа. При понижении температуры до 1200 °С прочность при сжатии оксида алюминия возрастает на порядок и составляет 500 МПа.

Однако следует иметь в виду, что оксид алюминия в сверхвысокотемпературных материалах должен выполнять защитные функции на поверхности компонента нести основную нагрузку в рассматриваемых системах. Поэтому низкие значения прочности Al2O3 при сжатии в условиях высоких температур нельзя рассматривать как определяющие для выбора его в качестве компонента сверхвысокотемпературных материалов.