Электронная микроскопия керамических материалов на основе золы-уноса ТЭС

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Показано значение исследования микроструктуры керамических материалов для управления процессами спекания, обеспечивающими требуемые эксплуатационные характеристики керамических масс. Отмечена информативность сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) при проведении порометрического структурного анализа строительных материалов. Приведены физические принципы, обеспечивающие высокое разрешение электронной микроскопии, и характеристики различных оптических систем, используемых в микроскопических методах исследования. Исследованы образцы, приготовленные на современном оборудовании с нанесением токопроводящего слоя на их поверхность, проведены СЭМ и энергодисперсионная спектроскопия (ЭДС) при помощи электронного микроскопа марки KYKY EM 6900. Изучена микроструктура и особенности порового пространства керамических материалов на основе золы-уноса ТЭС. Описан поэтапный порядок постановки и проведения экспериментов, включающий исследование матричной структуры при различных пределах разрешения микроскопа, исследование поровой микроструктуры ядер матричного композита и элементного состава сканируемой поверхности образца. Представлена суммарная концентрация элементов спектра ЭДС-карты керамического образца на основе золы-уноса. Описаны результаты проведенных исследований методами СЭМ, указывающие на особенности формирования матричной структуры керамического композита с образованием граничного слоя, образующего переходную зону между матрицей и ядром композиционного материала, а также особенности формирования волокнистой структуры порового пространства ядер с беспорядочным расположением волокон и обилием воздушных промежутков между ними.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Ю. Столбоушкин

Сибирский государственный индустриальный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: stanyr@list.ru

д-р техн. наук

Россия, 654007, г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42

Е. В. Истерин

Сибирский государственный индустриальный университет

Email: eisterin@gmail.com

инженер, преподаватель-исследователь

Россия, 654007, г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42

О. А. Фомина

Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук

Email: soa2@mail.ru

канд. техн. наук

Россия, 101990, Москва, Малый Харитоньевский пер., 4

Список литературы

  1. Патент РФ № 2835396. Сырьевая смесь для изготовления стеновых керамических материалов и способ их получения / Столбоушкин А.Ю., Истерин Е.В., Фомина О.А. Заявл. 10.07.2024. Опубл. 25.02.2025. EDN: NMYUME
  2. Mecholsky J.J. Evaluation of mechanical property testing methods for ceramic matrix composites // American society-bulletin. 1986. Vol. 65. No. 2, pp. 315–322.
  3. Абдрахимова Е.С., Абдрахимов В.З. К вопросу использования алюмосодержащего нанотехногенного сырья в производстве керамических композиционных материалов // Материаловедение. 2014. № 12. С. 44–52. EDN: TBSJBL
  4. Абдрахимов В.З., Абдрахимова Е.С. Керамические стеновые материалы на основе обожженного шлама щелочного травления алюминия и межсланцевой глины // Экология промышленного производства. 2015. № 3 (91). С. 8–11. EDN: UYCGQB
  5. Стороженко Г.И., Себелев И.М., Симонов П.А. Производство стеновой (фасадной и эффективной) керамики на основе механоактивированных лессовых суглинков // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2023. № 10 (778). С. 21–34. EDN: CHIIFV. https://doi.org/10.32683/0536-1052-2023-778-10-21-34
  6. Guryeva V.A., Doroshin A.V., Dubineckij V.V. Ceramic bricks of semi-dry pressing with the use of fusible loams and non-traditional mineral raw materials // Solid State Phenomena. 2020. Vol. 299, pp. 252–257. EDN: UMPXJB. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.299.252
  7. Suvorova O.V., Selivanova E.A., Mikhailova J.A., Masloboev V.A., Makarov D.V. Ceramic products from mining and metallurgical waste // Applied Sciences (Switzerland). 2020. Vol. 10. No. 10. 3515. EDN: TGQQOY. https://doi.org/10.3390/app10103515
  8. Столбоушкин А.Ю., Бердов Г.И., Верещагин В.И., Фомина О.А. Керамические стеновые материалы матричной структуры на основе неспекающегося малопластичного техногенного и природного сырья // Строительные материалы. 2016. № 8. С. 19–23. EDN: WMSBOR
  9. Тотурбиев Б.Д., Мамаев С.А., Тотурбиев А.Б. Низкообжиговая, энергосберегающая, экологически безопасная технология производства керамических материалов на основе глинистых сланцев // Геология и геофизика Юга России. 2022. Т. 12. № 1. С. 148–161. EDN: DSUZVE. https://doi.org/10.46698/VNC.2022.45.82.011
  10. Власов В.А., Скрипникова Н.К., Семеновых М.А., Волокитин О.Г., Шеховцов В.В. Стеновые керамические материалы с использованием техногенного железосодержащего сырья // Строительные материалы. 2020. № 8. С. 33–37. EDN: LNTWYG. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2020-783-8-33-37
  11. Ильина Л.В., Тацки Л.Н., Ульянова О.В. Модифицирование низкокачественного глинистого сырья гелем нанокремнезема и его влияние на свойства керамического черепка // Строительство и реконструкция. 2022. № 1 (99). С. 120–133. EDN: UBPYZC. https://doi.org/10.33979/2073-7416-2022-99-1-120-133
  12. Котляр В.Д., Козлов А.В., Животков О.И., Козлов Г.А. Силикатный кирпич на основе зольных микросфер и извести // Строительные материалы. 2018. № 9. С. 17–21. EDN: XZJALZ. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-763-9-17-21
  13. Бут Т.С., Виноградов Б.Н., Гаврилова Т.И., Горшков В.С., Долгополов Н.Н., Мягкова М.А., Сироткина Н.Л., Фадеева В.С. Современные методы исследования строительных материалов. М.: Госстройиздат, 1962. 238 с.
  14. Manual of Symbols and Terminology // Pure and Applied Chemistry. 1972. Vol. 31. P. 577.
  15. Карнаухов А.П. Адсорбция. Текстура дисперсных и пористых материалов. Новосибирск: Наука, 1999. 470 с.
  16. Технологическая оценка минерального сырья. Опробование месторождений. Характеристика сырья: Справочник / Под ред. П.Е. Остапенко. М.: Недра, 1990. 272 с.
  17. Яковлев В.В., Кузьмин С.В., Гильмутдинов И.Ф., Никитин О.Н. Особенности применения методов сканирующей электронной микроскопии и электронно-зондового рентгеноспектрального микроанализа при исследовании радиоактивных материалов. Сборник трудов АО «ГНЦ НИИАР». Димитровград, 2023. С. 3–11. EDN: FNERPC
  18. Столбоушкин А.Ю., Истерин Е.В. Исследование золы-уноса Западно-Сибирской ТЭС как потенциального сырья для получения керамики. Качество. Технологии. Инновации: Материалы VI международной научно-практической конференции. Новосибирск. 2023. С. 96–103. EDN: PXPAPA
  19. Столбоушкин А.Ю., Истерин Е.В., Фомина О.А. Использование отходов теплоэнергетики для снижения средней плотности стеновых керамических материалов с матричной структурой // Строительные материалы. 2024. № 4. С. 13–19. EDN: TPRBIP. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2024-823-4-13-19

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Абразивный отрезной станок METACUT-250: а – общий вид; b – сдвоенный рабочий стол с Т-образными пазами; 1 – алмазный отрезной диск; 2 – зажимное устройство тискового типа; 3 – сопла подачи жидкости; 4 – металлические направляющие; 5 – керамический образец для исследования СЭМ

Скачать (724KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Настольная установка Zenko Plasma для нанесения углеродного покрытия: а – общий вид прибора; b – загрузка керамического образца в вакуум-камеру; c – импульсный нагрев камеры; d – 7-дюймовый цветной сенсорный экран с диаграммой вакуума, импульсного тока нагрева и осаждения слоев углеродного волокна

Скачать (470KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Сканирующий электронный микроскоп KYKY EM 6900: а – общий вид прибора; b – вакуум-камера; c – энергодисперсионный анализатор Oxford Xplore; d – загрузка образца в микроскоп; e – установка керамического образца на рабочий столик: 1 – электронная пушка; 2 – система позиционирования образца; 3 – детектор отраженных электронов; 4 – рабочий столик; 5 – образец с выделенной зоной для наблюдений

Скачать (640KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Изображение структуры керамического образца на основе золы-уноса: а – зона B – ядро, покрытое оболочкой; b – зона С – оболочка (матрица), сформированная из покрывного слоя гранулы, и зона D – ядро, сформированное из агрегированной гранулы. Условия съемки: СЭМ, 20 (а); 65 (b)

Скачать (697KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Изображение микроструктуры керамического образца на основе золы-уноса: зона С – матрица композиционного материала (а, b, c); зона D – ядро композиционного материала (d, e, f). Условия съемки: СЭМ, 160 (а); 400 (b); 2000 (c); 80 (d); 400 (e); 1800 (f)

Скачать (769KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Изображение поровой структуры ядер керамического образца на основе золы-уноса: 1 – пора; 2 – зольная микросфера. Условия съемки: СЭМ, 120 (а); 400 (b); 200 (c); 550 (d)

Скачать (1MB)
Метаданные
8. Рис. 7. Энергодисперсионный микроанализ керамического образца на основе золы-уноса: а – электронное изображение карты; b – многослойное изображение ЭДС-карты; c – суммарный спектр ЭДС-карты

Скачать (927KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Послойное цветовое изображение ЭДС-карты керамического образца на основе золы-уноса для основных химических элементов: 1 – Fe; 2 – Ca; 3 – Si; 4 – Al; 5 – O; 6 – Mg

Скачать (808KB)
Метаданные

© ООО РИФ "СТРОЙМАТЕРИАЛЫ", 2025