Miskolci Egyetem Műszaki Anyagtudományi Kar Kerámia- és Szilikátmérnöki Intézeti Tanszék SZAKDOLGOZAT

Átírás

1 Miskolci Egyetem Műszaki Anyagtudományi Kar Kerámia- és Szilikátmérnöki Intézeti Tanszék SZAKDOLGOZAT Zeolit és alumínium-oxid keverékéből kerámia előállítása és néhány tulajdonságának vizsgálata Készítette: Illavszky Vanda BSc anyagmérnök hallgató Konzulens: Prof. Dr. Gömze A. László egyetemi tanár Miskolc 2018

2 MISKOLCI EGYETEM Műszaki Anyagtudományi Kar Kerámia- és szilikáttechnológiai szakirány Kerámia- és Szilikátmérnöki Intézeti Tanszék Miskolc Egyetemváros Szakdolgozat feladat Illavszky Vanda anyagmérnök jelölt részére A tervezés tárgyköre: Szilikáttechnológia A szakdolgozat címe: Zeolit és alumínium-oxid keverékéből kerámia előállítása és néhány tulajdonságának vizsgálata FELADAT RÉSZLETEZÉSE: 1) A vonatkozó szakirodalom alapján értékelje a zeolit és az alumínium-oxid ipari és kerámiaipari alkalmazását és jelentőségét 2) Készítsen próbatesteket porsajtolási technológiával. Törekedjen a késztermék felhasználása szempontjából fontos tulajdonságok elérésére, amelyeket a tanulmányai során megismert. 3) Ismertesse az alkalmazott méréstechnikai módszereket és az elvégzett vizsgálatait elemezze, vonjon le megfelelő következtetéseket. 4) Összegezze az elvégzett kutatómunkát. ALAPADATOK: Konzulens: Prof. Dr. Gömze A. László, egyetemi tanár ME Kerámia- és Szilikátmérnöki Intézeti Tanszék Zárógyakorlat helye: Kerámia- és Szilikátmérnöki Intézeti Tanszék Szakdolgozat beadásának határideje: november 26. Dr. Kocserha István int. tanszékvezető

3 Igazolás Alulírott Illavszky Vanda (Neptun kód: ESYVHU, szül. hely, idő: Miskolc, ) igazolom és büntetőjogi felelősségem tudatában kijelentem, hogy a leadott szakdolgozat a saját munkám. Miskolc, december hallgató Az igazolást átvettem. Miskolc, szakirány vezető

4 Köszönetnyilvánítás Ezúton szeretnék köszönetet mondani konzulensemnek, Prof. Dr. Gömze A. Lászlónak a hasznos szakmai tanácsaiért és folyamatos segítségéért a tanulmányaim során. Köszönöm Kurovics Emese és Udvardi Bella doktoranduszhallgatók, illetve Gál Károly segítségét a vizsgálatokban és laboratóriumi tevékenységeimben. Továbbá köszönöm az Igrex Kft. közreműködését a röntgendiffrakciós vizsgálatok elvégzésénél. i

5 TARTALOMJEGYZÉK ABSZTRAKT... iv 1. BEVEZETÉS IRODALMI ÁTTEKINTÉS A zeolitokról általánosságban Az alumínium-oxid AZ ALKALMAZOTT TECHNOLÓGIA A KERÁMIA PRÓBATESTEK ELŐÁLLÍTÁSAKOR Alapanyagok és keverékeik A zeolit röntgendiffrakciós vizsgálata Az alapanyagok pásztázó elektronmikroszkópos vizsgálata Keverékkészítés A próbatestek gyártása, tömörítése porsajtolással A próbatestek égetése, szinterelése A PRÓBATESTEK KÉSZÍTÉSÉNEK KÜLÖNBÖZŐ FÁZISAIBAN VÉGZETT VIZSGÁLATOK ÉS AZOK EREDMÉNYEI Porokkal kapcsolatos vizsgálatok A porok szemcseméret analízise A keverékek SEM vizsgálata Szinterelt mintákkal kapcsolatos vizsgálatok Égetési szinterelési zsugorodás Égetési tömegveszteség Égetett minták sűrűsége Vízfelvevő képesség (abszolút és relatív nedvesség) Testsűrűség Látszólagos és valódi porozitás Az égetett próbatestek nyomószilárdság vizsgálata ii

6 4.2.8 Töretfelületek vizsgálata pásztázó elektronmikroszkóppal ÖSSZEFOGLALÁS IRODALOMJEGYZÉK számú Melléklet számú Melléklet számú Melléklet számú Melléklet iii

7 ABSZTRAKT A szakdolgozatom témája zeolit és alumínium-oxid porból készült porózus kerámiatermékek komplex vizsgálata, amelyhez az említett anyagokat különböző arányokban keverve alkalmaztuk. A megyénkben nagy mennyiségben található, alacsony áron elérhető zeolitásványból (macskaalom) értékes kerámia kompozitok előállítása volt a célunk, különböző arányban hozzáadagolt alumínium-oxiddal. A különböző összetételű keverékek együttőrlése után egytengelyű porsajtolással hengeres formájú próbatesteket készítettünk. A mintákat elektromos kamrás kemencében 1100 C-on és 1200 C-on szintereltük oxidációs atmoszférában. A nyersanyagok felhasználása előtt azok szemcseméretét és eloszlását lézergranulométer segítségével meghatároztuk. Az elkészített, szinterelt próbatestek geometriai méret-, tömeg- illetve sűrűségváltozását vizsgáltuk az egyes összetevők mennyiségének függvényében. Meghatároztuk a minták vízfelvevő képességét és porozitását is. A mikroszerkezetet és a morfológiát pásztázó elektronmikroszkóppal tanulmányoztuk. Az új összetételű kerámiatermék előállítására irányuló kísérlettel egy nagy porozitású anyagszerkezetet kaptunk eredményül. Az alapanyagok az általunk alkalmazott szinterelési hőmérsékletnél magasabb hőmérsékleten tömörödtek volna, szilárdságuk még nem kielégítő. A készített porózus kerámiatermék önmagában is alkalmas lehet felhasználásra, azonban könnyűfém olvadékokkal impregnálva (pl. alumínium-, magnézium-, szilíciumötvözetekkel) új műszaki kerámia kompozitok kifejlesztése is megvalósítható, mellyel a kerámiák nagy szilárdságát és kopásállóságát ötvözhetjük a fémek rugalmassági tulajdonságaival. iv

8 1. BEVEZETÉS A Műszaki Anyagtudományi Kar anyagmérnöki alapképzés szakán folytatott tanulmányaim zárásaképp a záró gyakorlatom során a Kerámia- és Szilikátmérnöki Intézeti Tanszék Portechnológiai laboratóriumában egy olyan Magyarországon világviszonylatban is jelentős mennyiségben jelenlévő ásvány tulajdonságainak vizsgálatával foglalkoztam, melynek már ma is sokrétű felhasználása elterjedt. Ez az alapanyag a zeolitásvány, mellyel javíthatjuk a talaj minőségét, csúszásmentesíthetjük télen az utat, emésztőrendszeri panaszainkat javíthatjuk, de akár fogat is moshatunk vele. Ezen hétköznapi felhasználási lehetőségek mellett különböző ipari célokra alkalmazható műszaki kerámiák fejlesztésére is alkalmas lehet dolgozatomban ezen megfontolásból por formájú zeolitból és ahhoz különböző arányokban kevert alumínium-oxid porból, hagyományos portechnológiai módszerekkel kerámia próbatesteket készítettem és vizsgáltam. Az alumínium-oxidot, mint alapanyagot, széles körben alkalmazzák különböző technológiákkal előállított műszaki kerámiák gyártására, így e két alapanyagból előnyös tulajdonságokkal rendelkező kompozit anyag előállítását remélhetjük. Hat különböző összetételű keveréket készítettem, azokat együtt őröltem, majd egytengelyű porsajtolással történt a próbatestek alakadása. Az alkalmazott tömörítő erőnek 50 kn-t választottunk. A nyers termékeket normál körülmények között szintereltük, ezek közül némely próbatesteket 1100 C-on, másokat 1200 C-on, és egy részüket egymást követően mind a két hőmérsékleten is hőkezeltük. A por formától egészen a kiégetett próbatestekig különböző vizsgálatokat végeztem, melyek alapján átfogó képet kaphatunk a készített termékek tulajdonságrendszeréről. Szakdolgozatomban bemutatom a nyersanyagok alapvető tulajdonságait, felhasználásuk jelentőségét, ismertetem az általam készített sajtolóporok alakadási technológiai folyamatát (őrlés, sajtolás, égetés), majd a különböző technológiai lépéseknél végzett vizsgálatokat és azok eredményeit. A mérési eredmények feldolgozása során kerestem azt az optimális arányú keveréket, mely további fejlesztések alapjául szolgálhat akár ipari alkalmazásokra is. 1

9 2. IRODALMI ÁTTEKINTÉS Napjainkban a kerámiákat és kerámia mátrixú kompozitokat igen széles körben alkalmazzák mind ipari mind hétköznapi területeken, a kiváló fizikai, mechanikai, kémiai és biológiai tulajdonságaiknak köszönhetően. Ezen anyagokra irányuló fejlesztések, kutatások is folyamatosan az érdeklődés középpontjában állnak, különböző szerves és szervetlen alapanyagból előállított kerámia kompozitok kutatási területe egy végtelen, kimeríthetetlen témakör. [1]-[4] A dolgozat témája is egy új alapanyag párosításból való kerámia termék készítése. Az irodalmi áttekintés című fejezetben a felhasznált alapanyagokkal kapcsolatos legfontosabb ismereteket, általános tulajdonságokat ismertetjük. 2.1 A zeolitokról általánosságban A zeolit több, mint 40 ásvány gyűjtő elnevezése. A földkéreg kőzetalkotó elemeit, alkálifémek, illetve alkáliföldfémek kationjait tartalmazó, szivacsos szerkezetű alumínium-szilikát-ásvány, mely kialakulása a földkéreg felső, szilíciumban és alumíniumban gazdag részéhez kapcsolódik, ebből következik nagy földfelszíni elterjedése. Évi több százezer tonnát bányásznak világszerte, de már több mint 60 éve a szintetikus úton előállított zeolitok is nagy jelentőséggel bírnak. A természetes zeolitok olcsóbbak, hasznosításuk főként kiváló adszorpciós és ioncserélő képesség kihasználásán terjedt el. A zeolitok szerkezetének alap elemei a SiO 4 - és AlO 4 -tetraéderek, melyek változatos elrendeződésű variációkban kapcsolódnak össze. A tetraéderek térbeli kapcsolódása úgy jön létre, hogy a zeolitok kristályrácsa csatornákat és nyitott kalitkákat (üregrendszerek) tartalmaz, melyek mérete az adott zeolit típusra jellemző, jól definiált érték. A Si-Al tetraéderváz üregeiben, csatornáiban, kalitkáiban lévő kationok eltávolíthatók, és az eltávolított kationok más ionokkal, atomokkal (például nehézfémekkel) kicserélhetők. Tehát a rácsra jellemző üregrendszerek a legkülönbözőbb kationok, anionok, illetve víz és más kisméretű molekulák széleskörű cseréjét teszik lehetővé. Nagy fajlagos belső felületüknek köszönhetően emellett kitűnő adszorpciós képességgel rendelkeznek. Fontos jellemző, hogy az üreges 2

10 rácsban molekuláris víz helyezkedik el, ez az ún. zeolitos víz, mely enyhe hevítéssel eltávolítható anélkül, hogy a rács összeomlana. Katalizátorként és katalizátor-hordozóként is hasznosítják őket. A különböző átmérőjű csatornák révén meghatározott méretű molekulákat, ionokat adszorbeálhatnak, ezáltal molekula- vagy ionszűrőként használhatók (szelektív adszorpció jelensége). Ioncserélő-képességüket kihasználva a gyakorlatban talaj- és víztisztításra használhatók (pl. ammónia és nehézfémek megkötésére). Újabban kiterjedten alkalmazzák a zeolitokat kommunálisan vagy iparilag szennyezett vizek, sőt a nukleáris ipar vizeinek tisztítására. A zeolitok nagyméretű szerves vegyületek (szénhidrogének, proteinek, lipidek stb.) és baktériumok megkötésére is alkalmasak. A zeolitok szerkezete a rácsot felépítő legkisebb ismétlődő egység összetételével fejezhető ki, az elemi cella: [( ) ( ) ] ahol egy kation ( vegyértékű), a vízmolekulák száma, ( ) a tetraéderek száma az elemi cellában. Az arány fontos jellemzője a zeolitoknak, amely az 1:1 elvi alsó határtól gyakorlatilag a végtelenig terjedhet. [5] A zeolitásványok végső szerkezete az építőelemek különböző módon történő összekapcsolódásával alakul ki. Ma már több mint 50 különböző zeolitszerkezet ismert. Pórusméretük 0,3-0,8 nm, pórustérfogatuk 0,1-0,35 cm 3 /g. A zeolitok pórusméretük alapján három csoportba sorolhatók az IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) szerint [6]: mikropórusos anyagok < 2 nm pórusméret mezopórusos anyagok 2-50 nm pórusméret makropórusos anyagok > 50 nm pórusméret A természetes zeolitásvány fő összetevő fázisai: szmektit, kvarc, krisztoballit, klinoptilolit, illit, kalcit, ortoklász. 3

11 A zeolitok fontos jellemző tulajdonsága a fajlagos felület. A szemcsemérettel együtt a fajlagos felület függ az őrlési időtől (Rittinger-, aggregációs- és agglomerációs szakasz), a mechanikai aktiválás során a természetes zeolitok esetén a rendszerben található amorf fázis aránya elérheti a 40-45% nagyságot. [7][8] Van egy maximum értéke a fajlagos felület idő függvénynek, amelynél tovább hiába őröljük a zeolitot, a fajlagos felület tovább nem növelhető, a maximum után újra csökkenni kezd. Fontos tehát a helyes őrlési idő megválasztása a kívánt cél elérése érdekében.[9] 1. ábra: A zeolitok fajlagos felületének függése az őrlési időtől (Átvéve: [7]) Zeolitból különböző kerámiák gyártására irányuló kutatások a fajlagos felülete és ioncserélő képessége miatt főként különböző szűrők, membránok felhasználási lehetőségeit foglalja magában. [10][11] 2.2 Az alumínium-oxid Az alumínium-oxid egy igen nagy keménységű, korrózió- és kopásálló, nagy mechanikai szilárdsággal rendelkező anyag, ezért az ipar számos területén egyre szélesebb körben alkalmaznak alumínium-oxid alapú műszaki kerámiákat. [12] Az alumínium-oxid egy szervetlen alumíniumvegyület, amely hatszöges rendszerben kristályosodik. Vízben oldhatatlan, kicsi hőtágulás, jó hővezető- és rossz elektromos áramvezető képesség jellemzi. A kristályos alumínium-oxid, a korund igen kemény: a 4

12 Mohs-féle keménységi skálán 9-es keménységű, ezzel a gyémánt után a legkeményebb természetes anyag. Az Al 2 O 3 kristály szerkezetét úgy a legegyszerűbb elképzelni, hogy egy hexagonális rácsú szoros térkitöltésű oxigén rács oktaéderes lyukaiban vannak az Al-atomok. Mivel a hexagonális rácsban az atomok száma és az oktaéderes lyukak száma megegyezik, minden lyukba nem jut Al, csak három közül kettőbe. [14] 2. ábra: A hexagonális rácsú oxigén (Átvéve: a) Bárczy Pál: Anyagszerkezettan,2010, 98. oldal, b) Filser & L.J. Gauckler: Keramische Werkstoffe, Kapitel 4: Beispiele für strukturkeramische Werkstoffe) A nagy tisztaságú Al 2 O 3 átlagos szemcsemérete 5 10 µm. Azonban a szennyező tartalom hatására kialakuló üveges fázis a szemcsehatárokon helyezkedik el és az átlagos szemcseméret akár 100 µm is lehet. [15] Az alumínium-oxid kerámiák jellemző tulajdonságainak kialakításában jelentős szerepe van a mikroszerkezetnek. Az alumínium-oxid különböző fázisai alfa-aluminává (α-al 2 O 3 ) alakul 1200 C fölé hevítve az oxigén ionok hexagonális elrendeződésében. Ez az anyag erős és ionos kovalens kötéseinek (Al 3+ ) és O 2- ) köszönhetően magas olvadásponttal, keménységgel és kémiailag és biológiailag inert tulajdonságokkal rendelkezik. [17] A kerámiaipar ezt a módosulatát részesíti előnyben a korund más módosulataival szemben. Az alumínium-oxid kerámiákat széles körben alkalmazzák az ipar rengetek területén, készülhetnek belőle különböző hőszigetelő elemek (kemencék), lámpák elemei, egészségügyi eszközök (protézisek, csontpótlások), izzítógyertyák vagy akár száraz súrlódó tengelykapcsolók, de orvosi célú alkalmazása is elterjedt. [16][17] 5

13 3. AZ ALKALMAZOTT TECHNOLÓGIA A KERÁMIA PRÓBATESTEK ELŐÁLLÍTÁSAKOR A harmadik fejezetben bemutatjuk a gyakorlati feladat kivitelezéséhez alkalmazott alakadási folyamatot, a nyersanyagok útját egészen az égetett próbatestekig. 3.1 Alapanyagok és keverékeik Az alapanyagok hazai, könnyen beszerezhető anyagok voltak, ezek a következők: Motim gyártmányú alumínium-oxid (98% tisztaságú), természetes zeolit A zeolit röntgendiffrakciós vizsgálata Az alkalmazott zeolit hazai, Tokaj hegyaljai nyersanyag, melynek ásványi összetétele röntgendiffrakciós vizsgálattal került meghatározásra az Igrex Kft. jóvoltából. A röntgen-pordiffrakciós vizsgálattal kapható kép egydimenziós információt hordoz a polikristályos mintáról. A kristályos mintákon áthaladó röntgensugarak diffrakciót szenvednek, ha hullámhosszuk összemérhető a rácssíkok közötti távolsággal. A szabályos kristályrácson erősítés csak a kitüntetett irányokban jelentkezik, a többi irányban kioltás tapasztalható. [24] A kibányászott zeolit két formáját vizsgáltuk röntgendiffrakcióval. A kollerjáraton előaprított ( S1 ) relatíve durvaszemcsés, illetve a fejezetben ismertetett elven működő bolygóműves golyómalommal történő 18 órás őrlést követően kialakult ( S2 ) formáját. Megvizsgáltuk, hogy a mechanikai aktiválás milyen hatással van az egyes fázisok viselkedésére. A 3. és 4. ábrán láthatók a röntgendiffrakciós vizsgálatok eredményei. Az ábrán szereplő jelek és színek jelentése a következő: Kvarc + Krisztoballit Montmorillonit Kalcit Klinoptilolit Az 1. és 2. táblázatban pedig a vizsgálat során felismert fázisok és oxidos összetételük szerepel. 6

14 3. ábra: "S1" zeolit minta röntgendiffrakciós görbéje A kapott eredményeket összevetve, megállapíthatjuk, hogy az eredeti, csupán előőrölt zeolit szabad kvarctartalmának egy része a mechanikai aktiválással átalakult. A montmorillonit jelenléte is kisebb arányú az őrlés után. Az átalakult fázisok elsősorban a klinoptilolittá alakultak. A zeolitban lévő kalcit nem lépett vegyületbe, a mechanikai aktiválást követően változatlan mennyiségben van jelen. A kalcit stabil volta a sajtolás utáni anyagszerkezet inhomogenitását okozhatja. Oxidos összetétel 1. táblázat: "S1" zeolit minta röntgendiffrakciója során felismert fázisok és összetételük Összesen Kvarc Krisztoballit Montmorillonit Kalcit Klinoptilolit % 100,00 8,00 50,00 30,00 2,00 10,00 CaO 1,12 1,12 SiO 2 82,92 8,00 50,00 19,13 5,79 Al 2 O 3 5,95 4,06 1,89 MgO 3,21 3,21 Na 2 O 1,31 0,74 0,57 CO 2 0,88 0,88 H 2 O 4,47 2,87 1,60 Izzítási veszteség 5,50 0,00 0,00 2,87 0,88 1,75 7

15 4. ábra: "S2" zeolit minta röntgendiffrakciós görbéje A további folyamatoknál úgymint a keverékek elkészítése, sajtolásuk és égetésük az eredeti, feldolgozatlan (előaprított) zeolit port alkalmaztuk. Oxidos összetétel 2. táblázat: "S2" zeolit minta röntgendiffrakciója során felismert fázisok és összetételük Összesen Kvarc Krisztoballit Montmorillonit Kalcit Klinoptiolit % 100,00 2,00 50,00 20,00 2,00 26,00 CaO 1,12 1,12 SiO 2 79,80 2,00 50,00 12,75 15,05 Al 2 O 3 7,62 2,70 4,91 MgO 2,14 2,14 Na 2 O 1,99 0,49 1,49 CO 2 0,88 0,88 H 2 O 6,08 1,91 4,16 Izzítási veszteség 7,34 0,00 0,00 1,91 0,88 4, Az alapanyagok pásztázó elektronmikroszkópos vizsgálata A pásztázó elektronmikroszkóp (SEM = Scanning Electron Microscope) egy olyan elektronoptikai eszköz, mely a vizsgált minta felszínét irányított elektronnyalábbal pontos minta szerint végigpásztázza, s az elektronsugár és a tárgy kölcsönhatásából származó jeleket erre alkalmas detektorokkal érzékeli. A módszerrel lehetséges a minta tulajdonságainak képszerű megjelenítése, de a készülék felszereltségétől 8

16 függően más tulajdonság is vizsgálható, pl. a kémiai összetétel. Legáltalánosabb alkalmazása a vizsgált anyagok felszínének alaki tulajdonságairól nagy felbontású és nagyítású és nagy mélységélességű képek készítése. [18] Ez utóbbi célból alkalmaztuk mi is a Kerámia- és Szilikátmérnöki Intézeti Tanszéken található Hitachi TM1000 típusú pásztázó elektronmikroszkópot az alapanyagok mikroszerkezetének tanulmányozására. Ezek közül látható az 5. ábra és 6. ábra a feldolgozatlan zeolit és alumínium-oxid porról készült felvételek 1000-szeres nagyítással. Jól látható a mikroszerkezeti különbség a két alkalmazott alapanyag között, míg az alumínium-oxid inkább szemcsés jelleget mutat, a zeolitot lapos, lemezes szemcsék alkotják. 5. ábra: A zeolit por mikroszerkezete (SEM felvétel 1000-szeres nagyításban) 6. ábra: Az alumínium-oxid por mikroszerkezete (SEM felvétel 1000-szeres nagyításban) Keverékkészítés A kiválasztott alapanyagokat 6 különböző arányban kevertük be, ezek közül egy esetben nem adagoltunk alumínium-oxidot a zeolithoz, így tulajdonképpen egy komponensből áll. A keverékek összetételét az 3. táblázatban részleteztük. A keverékeket a tanszéki laboratóriumban rendelkezésre álló Retsch PM 400 típusú golyósmalommal homogenizáltuk a keverékek száraz együttőrlése során. 9

17 3. táblázat: A készített keverékek tömegszázalékos összetétele Keverék jelzése Zeolit [m/m %] Alumíniumoxid [m/m %] I II III IV V VI A törés, illetve őrlés a részecskeméret csökkentése mellett a szilárd anyagban szerkezeti változásokat is előidéz. Az anyagszerkezeti változásokat a következő jelenségek váltják ki: a szilárd test széttörése, a kémiai kötések felszakadása, a törést okozta plasztikus deformáció és felmelegedés, valamint a mechanikai- és hőhatások következtében a kristályrácsban bekövetkező deformáció. [13] Az alkalmazott eszköz a golyósmalmok egy speciális típusa, az ún. bolygóműves golyósmalom. Elnevezése utal a működésére, az ún. Nap-tárcsa és az őrlőedények egymáshoz viszonyított mozgására. Az ilyen típusú malmok több feladatot látnak el egyszerre: keverés, aprítás, homogenizálás. Akár 1 µm-es szemcseméret is elérhető, melyet nagy energiájú súrlódások és ütközések együttes hatása eredményez. Elvi működése az 7. ábran látható. 7. ábra: A bolygóműves golyósmalom sematikus ábrája [Átvéve: Kurovics Emese: Kerámia kompozitok fejlesztése hagyományos kaolin és IG-017-es biológiai eredetű adalékanyag felhasználásával, Diplomamunka, 2017] 10

18 Sűrűség A Nap-tárcsa és az őrlőedények ellentétes irányú forgást végeznek. Az őrlőtégelyekben a különböző méretű őrlőgolyók bonyolult rotációs mozgásra kényszerülnek, vagy merőlegesen ütköznek a tégely belső falának, vagy tangenciálisan közelednek egymáshoz, vagy a tégely belső falán gördülnek. [18] A kívánt szemcseszerkezetet és szemcseméretet az őrléssel állítjuk elő. Elégtelen aprítás esetében az elkészített termék keménysége, kopásállósága, felülete, alaki minősége jelentős mértékben csökken. Ugyanakkor a nyersanyagok túlzott aprítása esetén számolni kell a kiporzással és a fajlagos felület növekedésével. Így szükséges a megfelelő őrlési paraméterek meghatározása, kitapasztalása. [20] Minél kisebb az átlagos szemcsenagyság, annál kisebbek a pórusok és annál előnyösebb a formadarab viselkedése. Az átlagos szemcsenagyság csökkentésének azonban határt szab a por fajlagos térfogatának növekedése, illetve a sajtolt darab szilárdságának csökkenése. Fontos megemlíteni, hogy a préspor szemcsenagysága a késztermék térfogatára is nagy befolyással van. Azonos körülmények között a finomabb porból sajtolt darab sűrűsége égetés után nagyobb. A viszonyokat a 8. ábra mutatja be vázlatosan. A hatás magyarázata, hogy a finom szemcsék esetében a jelentősen megnövekedett fajlagos felülete azt eredményezi, hogy a felületi erők kölcsönhatása következtében az összekristályosodás előbb indul meg. Az ideálisnak tekinthető kerámia sajtolópor szemcsemérete 0,08-0,4 mm között mozog és a jó térkitöltés miatt az adott határon belül a por(keverék) méreteloszlásának heterogénnek kell lennie. [22] finom Szemcsenagyság durva 8. ábra: A sajtolt darab égetés utáni sűrűsége a préspor szemcsenagyságának függvényében [Átvéve: Grofcsik János: A kerámia elméleti alapjai, 1956, 667. oldal] 11

19 Az őrlőtégelyekbe őrlési ciklusonként 2x200 gramm töltetet adagoltunk, s minden keveréket 15 percig őröltünk, 150 fordulat/perc-es fordulatszámmal. 3.2 A próbatestek gyártása, tömörítése porsajtolással A megfelelően megválasztott alapanyagok esetünkben zeolit és alumínium-oxid keverésével, őrlésével beállított tulajdonságú por alkalmas száraz préselési alakadással félkész termék előállítására. Porsajtoláson azt a műveletet értjük, melynek következtében nyomással az ömlesztett porból önhordó, aránylag jó szilárdságú testet nyers munkadarabot kapunk, melynek alakja és mérete a zsugorodási ráhagyás figyelembevételével megfelel a késztermék méretének és alakjának. Ezért fontos a nyomás és a nyerstermék sűrűsége közötti kapcsolat ismerete, mivel az összes befolyásoló tényező közül a nyomás az, amelytől a legnagyobb mértékben függ a sajtolt termék porozitása, szilárdsága, sűrűsége és felületi érdessége. [21] A préselés során kopásálló acél szerszámba töltik a formázni kívánt port és addig nyomják össze, míg a szemcsék között lévő nedvesség hatására a porszemcsék kellő szilárdsággal egymáshoz tapadnak. Ezért a por nedvességtartalmát bizonyos határok között kell tartani (kb. 3-8%). [22] A porok száraz sajtolásakor az alábbi folyamatok játszódnak le: a szemcsék átmeneti újrarendeződése, a szemcsék roncsolódása, szilánkosodása és térfogatsűrűségnövekedés. A tömörítést leggyakrabban egytengelyű sajtológépeken végzik, ahol egy kényszerpálya (vezérpálya) mentén mozog a szerszám, amely rendszerint a felső bélyeg. Ezen eljárást leginkább az egyszerű geometriájú, nagy gyártássorozatban készülő termékek esetén alkalmazzák. [21] Esetünkben is az egyszerű geometria miatt megfelelő volt ez a módszer. A szakdolgozatom gyakorlati részét képezte tehát a próbatestek egyoldalú sajtolással történő gyártása, mely fő műveleti elemei a következők: tölcsér segítségével kézi poradagolás (tömegadagolás) a formába, a forma behelyezése a sajtológépbe, 12

20 tömörítés sajtolás a meghatározott erővel a felső bélyeg mozgatásával, nyomás alatt tartás, nyomásmentesítés, a forma kiemelése a sajtológépből, a sajtolt termék kitolása a szerszámból. A 9. ábrán az alkalmazott présszerszám sematikus ábrája látható. A szerszámüreg 25 mm átmérőjű hengeres tér, korong alakú préselt nyersterméket gyárthatunk vele. Sajtoló erő Mozgó felső bélyeg Présszerszám Szerszámüreg Préspor Alsó bélyeg 9. ábra: Az alkalmazott hengeres présszerszám sematikus ábrája A présszerszámba 10 grammos adagokat töltöttünk a porkeverékekből. A sajtolást szobahőmérsékleten végeztük a Kerámia- és Szilikátmérnöki Intézeti Tanszék Portechnológiai laboratóriumában lévő TM 10kN típusú mechanikus préssel. A sajtoló erő minden esetben 50 kn volt, amely az alábbi táblázat alapján közelítőleg 100 MPa présnyomásnak felelt meg. 13

21 4. táblázat: Sajtolási paraméterek Próbatest geometria Jellemző méret Sajtoló tömeg m [t] Sajtoló erő F [N] A [mm 2 ] Sajtoló nyomás p [MPa] Henger átmérő, d [mm] ,87 99,92 Zárt formába történő sajtolási eljárásnál a forma falain jelentős súrlódási veszteség lép fel, emiatt a sajtolónyomásnak csak egy része jut el a teljes porkeresztmetszethez. Ha a sajtolóerő csak a felső bélyegen hat, az alsó bélyegre csak a súrlódással csökkentett erő hat. Ez a nyomásveszteség a formatérben lefelé haladva exponenciálisan növekszik, a termék inhomogenitását okozva. A kialakuló nyomáseloszlás jellegét sematikusan szemlélteti a 10. ábra. Az alsó és felső felület között kialakuló nyomáskülönbség nagyobb töltésmélységnél a nyers termék deformációját okozhatja ( ). [22] F 1 y p F R 10. ábra: Nyomáseloszlás a sajtolóporban egyoldali sajtolás esetén, ahol F 1 sajtoló erő, F R reakció erő (Átvéve: Tamás Ferenc: Szilikátipari Kézikönyv, 1982, 816. oldal) A sajtolóbélyeg kihúzásával a termékben maradt nyomás fokozatosan relaxálódik. A présszerszám kivétele után a munkadarab térfogatának növekedése figyelhető meg. Ennek a geometriai méret-növekedésnek a mértéke nagyban függ a használt préspor tulajdonságaitól és a sajtolónyomástól. [15] Ezért ha nagyobb erővel sajtolunk egy terméket, akkor azt nagyobb erővel lehet csak a szerszámból kitolni. A fentiek magyarázzák azt, hogy a sajtolt próbatestek szélesebbek, mint a présszerszám. 14

22 Keverékenként db próbatest készült az ismertetett alakadási technikával, tömegét és méreteit megmértük. A különböző keverékekből az alkalmazott sajtolónyomással készített próbatestek nyersszilárdsága kellően nagy volt ahhoz, hogy formatartók legyenek, egyben maradtak és alkalmasak voltak a következő technológiai lépésre, az égetésre. Az alábbi fotón látható a Portechnológiai laboratóriumban rendelkezésre álló száraz porsajtolási technikával próbatestek előállítását lehetővé tevő mechanikus gép (11. ábra). A 12. ábra pedig egy közeli fotó látható a félkész nyers termékekről, melyek ekkor még a fizikai behatásokra igen érzékenyek, az égetésig nagyon körültekintő mozgatást, tárolást igényelnek. 11. ábra: A próbatestek készítéséhez alkalmazott mechanikus húzó-törő gép 15

23 12. ábra: Néhány sajtolt nyers próbatest 3.3 A próbatestek égetése, szinterelése A nyers próbatestek égetésével a termék elnyerheti a kívánt szilárdságot. A kerámiai kötést és vele együtt a jó szilárdságot csak a magas hőfokon való égetés által érhetjük el. A szinterelési folyamat által a termékek tömörödnek, szilárdulnak, mely a test zsugorodásával és a porozitás csökkenésével jár. Az égetés során bonyolult vegyi folyamatok játszódnak le, ahhoz, hogy kémiailag és mechanikailag is stabil terméket kapjunk, a szerkezetnek át kell alakulnia. A próbatestek szinterelését a Kerámia- és Szilikátmérnöki Intézeti Tanszék laborkemencéjében (RL-20/1350) végeztük normál (oxidációs) atmoszférában. Az égetést két körben végeztük, az első égetés esetén 1100 C, a második esetén 1200 C volt a maximális hőmérséklet, amelyen 3 órán keresztül hőn tartottuk a mintákat. A 30 db nyerstermékből db csak az egyik égetési ciklusban vett részt, a maradék 10 db mind a két hőmérsékleten kiégetésre került, természetesen mind a 6 porkeverék esetén. A két hőmérsékleten történő égetési hőmérsékletgörbét vázlatosan ábrázoltuk a 13. ábra, a lassú felfűtést (60 C/óra) és a 3 órás hőntartást lassú hűtés követte (a kemence leállása után gyakorlatilag teljesen természetes módon). A lassú felfűtést indokolta, hogy a zeolit sok ún. zeolitvizet tartalmaz, mely gyors eltávozása szétvetheti a próbatestet. 16

24 Kemence hőmérséklet [ C] Idő [óra] 13. ábra: A kemence felfűtésének hőntartásának görbéje A 14. ábra láthatók a sajtolt próbatestek a kemencében, égetésre várva. A különböző összetételű és különböző hőmérsékleten égetett minták az égetés után különböző színárnyalatokat vettek fel, ez jól látszik a 15. ábrán. A növekvő zeolit tartalom egyre erősebb sárgás-barnás színt eredményez, és azt is megállapíthatjuk, hogy az égetési hőmérséklet is befolyásolta az elszíneződés mértékét. Az égetett próbatestek méreteit és tömegét is lemértük, és különböző számításokat végeztünk, összehasonlítva a nyers termékek paramétereivel. 14. ábra: A sajtolt próbatestek a kemencében 17

25 15. ábra: Az égetett próbatestek színskálája A nyers és égetett termékek mért tömeg és geometriai adathalmazát az 1. számú Mellékletben összesítettük. 18

26 4. A PRÓBATESTEK KÉSZÍTÉSÉNEK KÜLÖNBÖZŐ FÁZISAIBAN VÉGZETT VIZSGÁLATOK ÉS AZOK EREDMÉNYEI Az alakadási technológia során minden lépésnél különböző vizsgálatokat végeztünk. Őrlés után elvégeztük a porok szemnagyság elemzését és scanning mikroszkóppal a mikroszerkezet vizsgálatát. Sajtolás után megmértük a sajtolt próbatestek geometriai méreteit és tömegét. Szinterelés után mértük a próbatestek átlagos sűrűségét, vízfelvevő képességét, porozitását, illetve kiszámoltuk az égetési veszteséget a különböző összetételek esetén. 4.1 Porokkal kapcsolatos vizsgálatok A porok szemcseméret analízise A sajtolóporok egyik legfontosabb jellemző tulajdonása a szemcseméret, illetve a szemcseméret-eloszlás. Sajtolás előtt megvizsgáltuk az őrlés előtti nyers anyagokat és a megőrölt keverékeket is a portechnológiai laboratóriumban rendelkezésre álló Malvern Mastersizer X típusú lézergranulométerrel. A lézergranulometriás módszer a lézerfény szórásán alapszik, egy diffrakciós kép keletkezik, miközben monokromatikus fény hatásának tesszük ki a részecskéket. A módszer hátránya, hogy nem képes különbséget tenni az egy szemcsén vagy agglomerátumokon, aggregátumokon történő fényelhajlás között. A feldolgozatlan porok lézergranulometriás analízise során kapott szemcseméreteloszlási diagramok a 16. és 17. ábrán láthatók. Megfigyelhető a méréstechnika fent említett hátránya, mely szerint az összetapadt szemcséket nem tudja megkülönböztetni. Ez indokolja az alumínium-oxid esetén a 600 µm körüli kiugró mennyiségű szemcsék jelenlétét. Az előaprított zeolit esetén az aprítás nem egyenletes, ezért találhatók benne a nagyobb méretű szemcsék. Az őrlés utáni keverékek szemcseösszetétele is széles mérettartományt foglal magában (0,5 600 µm). 19

27 50 Volume % Volume % Particle Diameter (µm.) Particle Diameter (µm.) 16. ábra: Az alumínium-oxid szemcseméreteloszlása 17. ábra: A zeolit szemcseméret-eloszlása A ábrán az összes elkészített keverék szemcseméret-eloszlási diagramjai láthatók. Az összetapadt szemcsék miatti nagy szemcseméret-tartományba eső szemcsék miatt az átlagos szemcseméret kiszámítása félrevezető eredményt ad. A jellemző szemcseméret minden keveréknél 1 és 200 µm közé esik. Az egyes hisztogramokon az alumínium-oxid finomabb szemcséinek hatását láthatjuk, amelyek a 10 µm körüli nagyságú szemcsék jelenlétére volt hatással. A 100 µm körüli szemnagyság a zeolitra utal. Kimondottan látszik mindkét hatás a 22. ábrán, ahol a szemcseeloszlás mintegy átlaga a két nyersanyag hisztogramjának. A szemcseméret-eloszlások alapján mindegyik keveréket alkalmasnak találtuk porsajtolásra, azonban minden esetben jelentős arányú a 10 µm alatti szemcsék jelenléte, így mindenképpen számolni kell a túl finom szemcsék miatti kiporzás lehetőségével. A IV. számú keverék mérési jegyzőkönyvét bemutatjuk a 24. ábrán, ebben az esetben az átlagos szemcseméret egy reprezentatív adat, nincs kiugróan nagy szemcseméret az eloszlási diagramon. A többi keverék exportált jegyzőkönyveit a 2. számú Melléklet tartalmazza. 20

28 50 Volume % Volume % Particle Diameter (µm.) Particle Diameter (µm.) 18. ábra: Az I. keverék szemcseméret-eloszlása 19. ábra: A II. keverék szemcseméret-eloszlása 40 Volume % Volume % Particle Diameter (µm.) Particle Diameter (µm.) 20. ábra: A III. keverék szemcseméret-eloszlása 21. ábra: A IV. keverék szemcseméret-eloszlása 40 Volume % Volume % Particle Diameter (µm.) Particle Diameter (µm.) 22. ábra: Az V. keverék szemcseméret-eloszlása 23. ábra: A VI. keverék szemcseméret-eloszlása 21

29 zeolit-aluoxid Run No. 4 Presentation: 2RHA Polydisperse model Volume Result Source: Analysed Focus = 300 mm. Beam Length = 2.4 mm. Obscuration = 40.9 % Measured on: Nov 6. 9:38du. Analysed on: Nov 6. 9:38du. Last Saved: Configuration file: SIZER Sample Path: C:\SIZER\DATA\ Sampler: MSX64 Residual = % Concentration = % Uniformity = Span = Specific S.A. = sq. m. / gm d (v, 0.5) = um Mode = um Statistics betw een 0.50 um and um Volume Surface Length Number Mean Stan. Dev. Skew Kurtosis D [4, 3] = D [4, 2] = D [4, 1] = D [4, 0] = um um um 6.65 um D [3, 2] = D [3, 1] = D [3, 0] = 8.79 um 4.96 um 3.47 um D [2, 1] = D [2, 0] = 2.80 um 2.18 um D [1, 0] = 1.69 um Percent Size (um) Modes (um) ábra: A IV. számú keverék lézergranulometriás vizsgálati jegyzőkönyve 22

30 4.1.2 A keverékek SEM vizsgálata A ábrán minden keverékről egy-egy 1000-szeres nagyításban készült pásztázó elektronmikroszkópos felvétel szerepel. A fejezetben az őrlés, keverés előtti anyagokról készült SEM képeken látható szerkezetek azonosíthatók az 25. ábra: 1. számú por keverék mikroszerkezete (SEM felvétel 1000-szeres nagyításban) 26. ábra: 2. számú por keverék mikroszerkezete (SEM felvétel 1000-szeres nagyításban) 27. ábra: 3. számú por keverék mikroszerkezete (SEM felvétel 1000-szeres nagyításban) 28. ábra: 4. számú por keverék mikroszerkezete (SEM felvétel 1000-szeres nagyításban) 29. ábra: 5. számú por keverék mikroszerkezete (SEM felvétel 1000-szeres nagyításban) 30. ábra: 6. számú por keverék mikroszerkezete (SEM felvétel 1000-szeres nagyításban) 23

31 őrölt keverékekről készült felvételeken. A szemcsék bizonyos szinten összetörtek, de továbbra is kivehető a zeolit lemezes szerkezete és az alumínium-oxid görbült, viszont éles felületű struktúrája. A szemcseméret-elemzés során is láthattuk, hogy igen sokféle méretű szemcse van jelen, és látszólag agglomerátumok is kialakultak. 4.2 Szinterelt mintákkal kapcsolatos vizsgálatok A kiégetett próbatesteken különböző vizsgálatokat végeztem, melyek folyamatát és eredményeit az alábbiakban ismertetem Égetési szinterelési zsugorodás Az égetés folyamán a távozó gázok és anyagszerkezeti változások hatására következő alakváltozást (zsugorodás/duzzadás) szenved a termék, mérete változik. Esetünkben zsugorodásról beszélhetünk, melyet az úgynevezett égetési zsugorodás mérőszámmal fejezünk ki. A égetés utáni térfogat és a sajtolt próbatest (égetés előtti) térfogatának arányát fejezi ki az alábbi képlet szerint [23]: ( ) [ ] ahol a égetési zsugorodás [%], a égetés utáni térfogat [mm 3 ], a sajtolás utáni térfogat [mm 3 ]. A zsugorodás kiszámítása az 1. számú Mellékletben található mért átmérő és magasság adatokkal történt. A számítások eredményei keverékenként átlagolva a keverékek összetételének függvényében a 31. ábrán szerepelnek. A különböző színnel jelölt adatsorok az égetési módok közötti eltérést jelzi. 24

32 Égetési zsugorodás [%] Az egyes hőmérsékleten égetett próbatestek zsugorodása a zeolit tartalom függvényében Egyszeri, 1100 C Kétszeri, 1100 C és 1200 C Egyszeri 1200 C y = 0,1587x + 1,3619 y = 0,1769x + 0,0181 y = 0,1099x - 0, Zeolit tartalom [m/m%] 31. ábra: Térfogati zsugorodás a zeolit tartalom függvényében Az ábrán a növekvő zeolit tartalommal az alumínium-oxid tartalom csökkenése együtt jár, egyértelműen megfigyelhető, hogy minél nagyobb a keverék zeolit tartalma, az égetés során bekövetkezett térfogati zsugorodás mértéke is lineárisan növekvő trendet mutat. Az alumínium-oxid hozzáadása csökkenti a térfogati zsugorodás mértékét, ezt szemlélteti a 32. ábra is, mely az alumínium-oxid tömegszázalékos arányának függvényében jeleníti meg a bekövetkezett zsugorodás mértékét. Az 5. táblázatban az ábrákon megjelenített számszerű adatokat szerepeltettük. Térfogati zsugorodás [%] Égetési metódus, max. hőmérséklet 5. táblázat: A sajtolt korongok térfogati zsugorodása [%] I. II. III. IV. V. VI. A keverék zeolit tartalma [m/m%] A keverék alumínium-oxid tartalma [m/m%] Egyszeri, 1100 C 10,71 9,59 8,04 7,07 6,37 5,14 Kétszeri, 1100 C és 1200 C 18,06 15,73 13,88 12,4 10,6 9,05 Egyszeri 1200 C 17,11 15,47 14,28 12,69 11,07 8,96 25

33 Égetési zsugorodás [%] Az egyes hőmérsékleten égetett próbatestek zsugorodása az alumínium-oxid tartalom függvényében Egyszeri, 1100 C Kétszeri, 1100 C és 1200 C Egyszeri 1200 C y = -0,1587x + 17, y = -0,1769x + 17,71 y = -0,1099x + 10, Alumínium-oxid tartalom [m/m%] 32. ábra: Térfogati zsugorodás az alumínium-oxid tartalom függvényében Az térfogati zsugorodási adatok és ábrázolásuk alapján egyértelműen megfigyelhetjük az égetés hatását. Az 1100 C-on egyszer kiégetett próbatestek térfogati zsugorodása csupán 40%-a az 1200 C-os égetésen résztvevőkéhez képest. Míg a 100%-os zeolitot 1100 C-on szinterelve alig több mint 10%-os zsugorodást eredményezett, 1200 C-on ez 17-18% lett. A különbség az alumínium-oxid tartalom növekedtével, a két függvény találkozása a 100%-os alumínium-oxid tartalmon túl nyúlik, így az 1200 C-on égetett azonos körülmények között azonos alapanyagokkal előállított termékek esetén mindig nagyobb lesz a zsugorodás, mint 1100 C-on. A kétszeri égetéssel nagy különbség a térfogati zsugorodásban már nem adódott a csupán egyszer 1200 C-on égetett eredményekhez képest, hasonló jellegű vonal mentén helyezkednek el a mérési pontok. 26

34 Égetési tömegveszteség [%] Égetési tömegveszteség A próbatestek égetés előtti és utáni tömegéből az alábbi képlettel számítható az égetés során bekövetkezett tömegveszteség: ( ) [ ] ahol az égetési tömegveszteség [%], az égetés utáni tömeg [g], a sajtolás utáni tömeg [g]. A tömegveszteség kiszámítása az 1. számú Mellékletben található mért tömeg adatokkal történt. A számítások eredményei keverékenként átlagolva a keverékek összetételének függvényében a 33. és 34. ábrán szerepelnek. A különböző színnel jelölt adatsorok az égetési módok közötti eltérést ábrázolja. 12 Az egyes hőmérsékleten égetett próbatestek tömegvesztesége a zeolit tartalom függvényében Egyszeri, 1100 C Kétszeri, 1100 C és 1200 C Egyszeri 1200 C y = 0,1045x + 0,671 y = 0,1088x + 0,2738 y = 0,1019x + 0, Zeolit tartalom [m/m%] 33. ábra: Tömegveszteség a zeolit tartalom függvényében 27

35 Égetési tömegveszteség [%] A diagramon hasonlóan a térfogati zsugorodáshoz a növekvő zeolit tartalommal növekszik a tömegveszteség mértéke is, ezzel párhuzamosan a növekvő alumíniumoxid tartalommal lineárisan csökken az égetés során vesztett tömeg. 12 Az egyes hőmérsékleten égetett próbatestek zsugorodása az alumínium-oxid tartalom függvényében Egyszeri, 1100 C Kétszeri, 1100 C és 1200 C Egyszeri 1200 C 10 8 y = -0,1019x + 10,989 6 y = -0,1088x + 11,151 y = -0,1045x + 11, Alumínium-oxid tartalom [m/m%] 34. ábra: Tömegveszteség az alumínium-oxid tartalom függvényében Az alábbi táblázatban a fenti diagramokon ábrázolt átlagolt értékek alapján megállapíthatjuk, hogy a három égetési mód a tömegveszteségre nem volt befolyással, azonos nagyságrendű, közel azonos értékek adódtak a különböző esetekre. 6. táblázat: A sajtolt korongok tömegvesztesége [%] Tömegveszteség I. II. III. IV. V. VI. [%] A keverék zeolit tartalma [m/m%] Égetési metódus, A keverék alumínium-oxid tartalma [m/m%] max. hőmérséklet Egyszeri, 1100 C 11,11 9,95 9,20 8,07 6,88 5,86 Kétszeri, 1100 C és 1200 C 11,20 9,97 9,07 7,70 7,02 5,63 Egyszeri 1200 C 11,00 9,89 8,91 8,05 7,05 5,74 28

36 4.2.3 Égetett minták sűrűsége Az égetett minták átlagos sűrűségét az alábbi képlet segítségével határozhatjuk meg az égetett és a nyers próbatestek tömeg és méret adataiból: ahol az égetett minta sűrűsége [g/cm 3 ], az égetés utáni tömeg [g], az égetés utáni térfogat [cm 3 ]. Az 1. számú Mellékletben találhatók az egyes próbatestekre számított sűrűség értékek, az alábbi táblázatban az egyes keverékekre átlagolt adatok szerepelnek. 7. táblázat: A sajtolt korongok sűrűsége [g/cm 3 ] Sűrűség [g/cm 3 ] I. II. III. IV. V. VI. A keverék zeolit tartalma [m/m%] Égetési metódus, A keverék alumínium-oxid tartalma [m/m%] max. hőmérséklet Egyszeri, 1100 C 1,58 1,63 1,66 1,70 1,77 1,80 Kétszeri, 1100 C és 1200 C 1,70 1,74 1,78 1,81 1,84 1,88 Egyszeri 1200 C 1,70 1,74 1,78 1,81 1,85 1,89 Ha megfigyeljük pl. a zeolit tartalom függvényében ábrázolt zsugorodás és tömegveszteség trendjeit, láthatjuk, hogy a térfogati zsugorodás az 1100 C-on égetett próbatestek esetén jelentősen kisebb volt, mint a másik két égetés esetén. A tömegváltozás azonban mind a három égetés után közel azonos mértékű volt. Ebből következően a kialakult sűrűség is a térfogati zsugorodáshoz hasonló trendet követ, a növekvő zeolit tartalommal egyrészt jelentősen csökken a próbatestek sűrűsége, másrészt az 1100 C-on égetett minták sűrűsége elhatárolódik a másik két esettől. Alumínium-oxidot adagolva tehát a zeolitunkhoz növelhető a kiégetett test sűrűsége. A 35. és 36. ábrán a számított sűrűség értékeket is ábrázoltuk, mind a zeolit, mind az alumínium-oxid tartalom függvényében. 29

37 Sűrűség [g/cm 3 ] Sűrűség [g/cm 3 ] Az egyes hőmérsékleten égetett próbatestek sűrűsége a zeolit tartalom függvényében 2,00 Egyszeri, 1100 C Kétszeri, 1100 C és 1200 C Egyszeri 1200 C 1,95 1,90 y = -0,0037x + 2,0757 1,85 1,80 y = -0,0035x + 2,0552 1,75 1,70 1,65 1,60 1,55 1,50 y = -0,0045x + 2, Zeolit tartalom [m/m%] 35. ábra: Sűrűség a zeolit tartalom függvényében Az egyes hőmérsékleten égetett próbatestek sűrűsége az alumínium-oxid tartalom függvényében 2,00 Egyszeri, 1100 C Kétszeri, 1100 C és 1200 C Egyszeri 1200 C 1,95 1,90 1,85 1,80 1,75 1,70 1,65 1,60 1,55 y = 0,0035x + 1,7038 y = 0,0037x + 1,7014 y = 0,0045x + 1,5786 1, Alumínium-oxid tartalom [m/m%] 36. ábra: Sűrűség az alumínium-oxid tartalom függvényében 30

38 4.2.4 Vízfelvevő képesség (abszolút és relatív nedvesség) A pórusos kerámia termékek képesek vizet magukba szívni és megtartani. A vízfelvevő képesség a nyílt pórusokra jellemző. A vízfelvevő képességet tömegszázalékban adjuk meg, amely megmutatja, hogy az egységnyi tömegű kerámia termék mennyi vizet képes felvenni. A darabok vízfelvevő képességét 2,5 órás vízben való forralás után határoztuk meg. A forraláshoz a darabokat a vízbe annyira merítettük bele, hogy az teljesen ellepje mindet, szükség esetén az elpárolgó vizet folyamatosan pótoltuk. Ez után digitális mérleggel megmértük a vízzel telített minták tömegét, amelyet összehasonlítottuk a szinterelést követően mért tömeggel és az alábbi összefüggésekkel számítottuk az abszolút és a relatív nedvesség értékeket. Az abszolút nedvesség meghatározása: [ ] ahol az abszolút vízfelvevő képesség [%], a próbatest égetés utáni tömege [g], a próbatest forralás utáni tömege [g]. A relatív nedvesség meghatározása: [ ] ahol a relatív vízfelvevő képesség [%], a próbatest égetés utáni tömege [g], a próbatest forralás utáni tömege [g]. A vízfelvevő képesség meghatározására számított adatokat a 8. és 9. táblázat foglalja össze, amelyek keverékenként átlagolt értékek, az 1. számú Melléklet tartalmazza az egyes próbatestekre számított értékeket. 31

39 8. táblázat: A sajtolt korongok abszolút vízfelvevő képessége [%] I. II. III. IV. V. VI. A keverék zeolit tartalma [m/m%] Égetési metódus, A keverék alumínium-oxid tartalma [m/m%] max. hőmérséklet Egyszeri, 1100 C 19,53 19,06 19,04 19,66 19,99 21,03 Kétszeri, 1100 C és 1200 C 15,57 16,53 16,28 17,20 18,22 18,93 Egyszeri 1200 C 15,46 15,84 16,93 17,89 18,37 18,74 Abszolút vízfelvevő képesség [%] A vízfelvevő képességet a zeolit tartalom függvényében ábrázoljuk a következő két ábrán. Az alumínium-oxid tömegszázalékos arányának függvényében egy diagramon ábrázoltuk az abszolút és a relatív vízfelvevő képességet. A különböző keverékek, illetve próbatestek vízfelvevő képessége a zeolit mennyiségének növelésével csökkent (ill. az alumínium-oxid növelésével nőtt). Az ábrázolt értékek az abszolút és relatív nedvesség esetén is hasonló egyenesekre illeszkednek, hiszen számításuk csak abban tér el, hogy mihez hasonlítjuk a vizes és az égetett tömeg különbségét. A próbatestek relatív vízfelvevő képessége helyesen nagyobbra adódtak, mint az abszolút vízfelvevő képesség, ezt a 39. ábrán vizuálisan is láthatjuk. 9. táblázat: A sajtolt korongok relatív vízfelvevő képessége [%] I. II. III. IV. V. VI. A keverék zeolit tartalma [m/m%] Égetési metódus, A keverék alumínium-oxid tartalma [m/m%] max. hőmérséklet Egyszeri, 1100 C 16,34 16,01 16,00 16,43 16,66 17,37 Kétszeri, 1100 C és 1200 C 13,47 14,18 14,00 14,68 15,41 15,92 Egyszeri 1200 C 13,39 13,67 14,48 15,17 15,52 15,78 Relatív vízfelvevő képesség [%] 32

40 Relatív vízfelvevő képesség [%] Abszolút vízfelvevő képesség [%] Az egyes hőmérsékleten égetett próbatestek abszolút vízfelvevő képessége a zeolit tartalom függvényében Egyszeri, 1100 C Kétszeri, 1100 C és 1200 C Egyszeri 1200 C y = -0,0312x + 22, y = -0,0651x + 22,005 y = -0,0713x + 22, Zeolit tartalom [m/m%] 37. ábra: Abszolút vízfelvevő képesség a zeolit tartalom függvényében Az egyes hőmérsékleten égetett próbatestek relatív vízfelvevő képessége a zeolit tartalom függvényében Egyszeri, 1100 C Kétszeri, 1100 C és 1200 C Egyszeri 1200 C y = -0,0215x + 18, y = -0,0475x + 18,171 y = -0,052x + 18, Zeolit tartalom [m/m%] 38. ábra: Relatív vízfelvevő képesség a zeolit tartalom függvényében 33

41 Vízfelvevő képesség [%] Az egyes hőmérsékleten égetett próbatestek vízfelvevő képessége az alumínium-oxid tartalom függvényében 22 (Abs) Egyszeri, 1100 C (Abs) Kétszeri, 1100 C és 1200 C (Abs) Egyszeri 1200 C (Rel) Egyszeri, 1100 C (Rel) Kétszeri, 1100 C és 1200 C (Rel) Egyszeri 1200 C y = 0,0312x + 18, y = 0,0651x + 15,494 y = 0,0713x + 15,423 y = 0,0215x + 15, y = 0,0475x + 13,423 y = 0,052x + 13, Alumínium-oxid tartalom [m/m%] 39. ábra: Az abszolút és relatív vízfelvevő képesség az alumínium-oxid tartalom függvényében Testsűrűség Archimédesz módszerével határoztuk meg a minták testsűrűségét. A vizsgálatokhoz bemerülő a bemerülő közeg víz volt. Hidrosztatikai mérleg segítségével vízbe lógattam a fent ismertetett forralást követően a próbatesteket, s megmértem a teljesen víz alá merülő minták tömegét. Az alábbi képlettel kapjuk a minták testsűrűségét. ahol a testsűrűség [g/cm 3 ] a égetés utáni tömeg [g], a próbatest forralás utáni tömege [g]. 34

42 Testsűrűség [g/cm 3 ] a próbatest hidrosztatikai mérleggel mért tömege [g], a folyadék sűrűsége [g/cm 3 ], víz esetén. Az egyes keverékekre számított testsűrűség értékeket az alábbi táblázatban láthatjuk, s ábrázoltuk az eddigiekhez hasonló módon a zeolit és alumínium-oxid tartalmának függvényében a 40. ábrán. 10. táblázat: A sajtolt korongok testsűrűsége [g/cm 3 ] Testsűrűség I. II. III. IV. V. VI. [g/cm 3 ] A keverék zeolit tartalma [m/m%] Égetési metódus, A keverék alumínium-oxid tartalma [m/m%] max. hőmérséklet Egyszeri, 1100 C 1,60 1,67 1,72 1,76 1,80 1,83 Kétszeri, 1100 C és 1200 C 1,72 1,74 1,83 1,85 1,88 1,92 Egyszeri 1200 C 1,73 1,79 1,80 1,83 1,89 1,91 3 Az egyes hőmérsékleten égetett próbatestek testsűrűsége a zeolit tartalom függvényében Egyszeri, 1100 C Kétszeri, 1100 C és 1200 C Egyszeri 1200 C 2 y = -0,0041x + 2,1319 y = -0,0035x + 2, y = -0,0045x + 2, Zeolit tartalom [m/m%] 40. ábra: A próbatestek testsűrűsége a zeolit tartalom függvényében 35

43 Testsűrűség [g/cm 3 ] Az egyes hőmérsékleten égetett próbatestek testsűrűsége az alumínium-oxid tartalom függvényében Egyszeri, 1100 C Kétszeri, 1100 C és 1200 C Egyszeri 1200 C 3 2 y = 0,0035x + 1,7371 y = 0,0041x + 1, y = 0,0045x + 1, Alumínium-oxid tartalom [m/m%] 41. ábra: A próbatestek testsűrűsége az alumínium-oxid tartalom függvényében Látszólagos és valódi porozitás Az anyagban található nyitott pórusok térfogatszázalékos mennyiségét látszólagos porozitásnak nevezzük, értéke az alábbi összefüggéssel határozható meg: ( ) [ ] ahol a látszólagos porozitás [%] a testsűrűség [g/cm 3 ] a égetés utáni tömeg [g], a próbatest forralás utáni tömege [g]. a folyadék sűrűsége [g/cm 3 ], víz esetén. 36

44 A valódi porozitást a zárt és a nyitott pórusok együttes térfogata adja az alábbi képlet szerint: ( ) [ ] ahol a valódi porozitás [%] a testsűrűség [g/cm 3 ] a égetés utáni tömeg [g], a próbatest forralás utáni tömege [g]. a próbatest égetés utáni térfogata [g/cm 3 ]. 11. táblázat: A próbatestek látszólagos porozitása [%] Látszólagos I. II. III. IV. V. VI. porozitás [%] A keverék zeolit tartalma [m/m%] Égetési metódus, A keverék alumínium-oxid tartalma [m/m%] max. hőmérséklet Egyszeri, 1100 C 31,17 31,81 32,81 34,62 35,91 38,49 Kétszeri, 1100 C és 1200 C 26,77 28,83 29,80 31,80 34,29 36,31 Egyszeri 1200 C 26,69 28,33 30,40 32,67 34,66 35,85 A porozitás értékeket a zeolit függvényében két külön diagramon ábrázoltuk, az alumínium-oxid tartalom függvényében újra egy összesítő ábrát készítettünk, melyen láthatjuk a látszólagos és a valódi porozitás értékek közötti különbségeket. 12. táblázat: A próbatestek valódi porozitása [%] Valódi porozitás I. II. III. IV. V. VI. [%] A keverék zeolit tartalma [m/m%] Égetési metódus, A keverék alumínium-oxid tartalma [m/m%] max. hőmérséklet Egyszeri, 1100 C 49,06 51,89 55,05 59,03 63,89 69,44 Kétszeri, 1100 C és 1200 C 45,25 49,58 53,01 57,54 62,70 68,14 Egyszeri 1200 C 45,09 49,32 53,77 59,06 63,85 67,34 37

45 Valódi porozitás [%] Látszólagos porozitás [%] Az egyes hőmérsékleten égetett próbatestek látszólagos porozitása a zeolit tartalom függvényében 75 Egyszeri, 1100 C Kétszeri, 1100 C és 1200 C Egyszeri 1200 C y = -0,1888x + 45,46 y = -0,1449x + 45,001 y = -0,1916x + 45, Zeolit tartalom [m/m%] 42. ábra: A próbatestek látszólagos porozitása a zeolit tartalom függvényében Az egyes hőmérsékleten égetett próbatestek valódi porozitása a zeolit tartalom függvényében 75 Egyszeri, 1100 C Kétszeri, 1100 C és 1200 C Egyszeri 1200 C y = -0,4524x + 89,967 y = -0,4575x + 90,719 y = -0,4054x + 88, Zeolit tartalom [m/m%] 43. ábra: A próbatestek valódi porozitása a zeolit tartalom függvényében 38

46 Porozitás [%] 74 Az egyes hőmérsékleten égetett próbatestek porozitása az alumínium-oxid tartalom függvényében (L) Egyszeri, 1100 C (L) Kétszeri, 1100 C és 1200 C (L) Egyszeri 1200 C (V) Egyszeri, 1100 C (V) Kétszeri, 1100 C és 1200 C (V) Egyszeri 1200 C y = 0,4054x + 47,926 y = 0,4524x + 44,727 y = 0,4575x + 44, y = 0,1888x + 26,58 y = 0,1449x + 30,513 y = 0,1916x + 26, Alumínium-oxid tartalom [m/m%] 44. ábra: A próbatestek látszólagos és valódi porozitása az alumínium-oxid tartalom függvényében Az égetett próbatestek nyomószilárdság vizsgálata A nyomószilárdság az anyag nyomóerővel szembeni ellenállása. A test hossztengelyében ellentétes irányú, a test felé működő erőkkel szembeni ellenállás. A vizsgálatnál egyirányú nyomási feszültségállapotot állítottunk elő a hengeres próbatestben. A külső nyomóerő hatására az anyagban az erő irányára merőleges keresztmetszetekben nyomófeszültségek lépnek fel. Azt a feszültségi értéket, amelynél az anyag tönkremegy, az anyag nyomószilárdságának nevezzük. A feszültséget a zérustól törésig fokoztunk, s az alábbi képlet alapján számítottuk az egyes minták nyomószilárdságát: ahol a nyomószilárdság [MPa] a nyomóerő [N] 39

47 az erő irányára merőleges felület [mm 2 ] A nyomóvizsgálatot a 3.2. fejezetben bemutatott mechanikus húzó-nyomó géppel hajtottuk végre, amellyel a sajtolást is végeztük. A próbatesteket a 45. ábrán látható módon ráhelyeztük az alsó bélyegre, a felső bélyeget a felső felszínhez közelítettük. Ezután ráadtuk a terhelést, ami a törésig tartott. A törés pillanatában ható nyomóerőt (tömeget) a gép mechanikus mérőórájáról leolvastuk. 45. ábra: A próbatestek nyomóvizsgálatának folyamata A vizsgálat után számított nyomószilárdsági értékek a 13. táblázatban láthatók. A zeolit és az alumínium-oxid függvényében az alábbi két diagramon szerepelnek. A növekvő zeolit tartalommal és a fentiek szerint csökkenő porozitással a nyomószilárdság nő. Tehát az alumínium-oxid tartalom növelése a rendszerben a nyomófeszültség kismértékű csökkenését okozza, főként az 1200 C-os és a kétszeres égetés esetén. 13. táblázat: A próbatestek nyomószilárdsága Nyomószilárdság [MPa] I. II. III. IV. V. VI. A keverék zeolit tartalma [m/m%] Égetési metódus, max. hőmérséklet A keverék alumínium-oxid tartalma [m/m%] Egyszeri, 1100 C 28,92 35,91 30,94 33,88 30,34 25,57 Kétszeri, 1100 C és 1200 C 81,61 69,31 70,16 68,66 67,25 57,43 Egyszeri 1200 C 77,45 84,04 67,68 72,42 62,01 61,52 40

48 Nyomószilárdság [Mpa] Az következő két ábrán látjuk a nyomószilárdság-értékeket a zeolit, illetve az alumínium-oxid tartalom függvényében. Bár nem illeszkednek a pontok pontosan a lineáris vonalakra, mégis láthatóan azt a tendenciát követik, hogy a növekvő zeolit tartalommal a nyomószilárdság értéke is nő. Ez pont az ellenkező hatás, mint amelyet vártuk volna, a növekvő alumínium-oxid tartalom csökkenti a termék szilárdságát. A nyomószilárdság előnyösebb értékeket vett fel az 1200 C-on és a kétszer (1100 C, 1200 C) égetett termékek esetén. Utóbbi módon égetett próbatestek nyomószilárdsága kétszer akkorára adódott, mint az 1100 C-on égetetteké. A nagyobb szilárdságú termék vizsgálatával érdemes foglalkozni a továbbiakban. Az egyes hőmérsékleten égetett próbatestek nyomószilárdsága a zeolit tartalom függvényében 90 Egyszeri, 1100 C Kétszeri, 1100 C és 1200 C Egyszeri 1200 C 80 y = 0,4029x + 40, y = 0,3674x + 41,517 y = 0,0872x + 24, Zeolit tartalom [m/m%] 46. ábra: A próbatestek nyomószilárdsága a zeolit tartalom függvényében 41

49 Nyomószilárdság [Mpa] 90 Az egyes hőmérsékleten égetett próbatestek nyomószilárdsága az alumínium-oxid tartalom függvényében Egyszeri, 1100 C Kétszeri, 1100 C és 1200 C Egyszeri 1200 C y = -0,3674x + 78, y = -0,4029x + 80, y = -0,0872x + 33, Alumínium-oxid tartalom [m/m%] 47. ábra: A próbatestek nyomószilárdsága az alumínium-oxid tartalom függvényében A nyomószilárdság értékeit az egyes próbatestekre az 1. számú Melléklet tartalmazza Töretfelületek vizsgálata pásztázó elektronmikroszkóppal Az előző pontban bemutatott porozitási értékek mutatják, hogy egy igen sok szemcsehézagot tartalmazó, laza szövetszerkezetű, szivacsos anyagrendszert hoztunk létre. A nyomószilárdság vizsgálata során eltört próbatesteket SEM vizsgálatnak vetettük alá a töretfelület tanulmányozása céljából ábra: A VI. keverékből készített próbatestek törtetfelületének SEM felvételei (2500-szoros nagyításban) 42

50 A 48. ábra mutatjuk be azon keverék töretfelületeit, mely 50% zeolitot és 50% alumínium-oxidot tartalmaz. Az első fotón szereplő próbatest 1100 C-on lett égetve, a harmadikon lévő 1200 C-on, a középső mintadarab pedig mind a két égetésen részt vett. A felvételeken mind a két anyag jellegzetes szemcse formái felismerhetők, a szemcsehatárok jól láthatók. Azt is láthatjuk, hogy szinte megtartották azt a formát, amelyet por formában elnyertek, az égetés során nem tömörödtek össze, arra következtethetünk, hogy ehhez az égetési hőmérséklet alacsony volt. Nagyon laza, szivacsos szerkezet alakult ki, nagy porozitás értékekkel. A további keverékekről készült felvételek a 4. számú Mellékletben találhatók, 250- és 2500-szoros nagyítással. 43

51 5. ÖSSZEFOGLALÁS A kutatás során a könnyen hozzáférhető hazai természetes zeolitból és a kereskedelemben kapható alumínium-oxidból indultunk ki. A két alapanyag felhasználásával hat különböző összetételű keveréket készítettünk, amelyekből azok együttőrlése után egyoldalú porsajtolási technológiával készültek a vizsgálatokhoz szükséges próbatestek, keverékenként 30 db. A próbatestek egyharmadát 1100 Con, másik harmadát 1200 C-on, a harmadik harmadát pedig mind a két hőmérsékleten normál (oxidációs) atmoszférában szintereltük. A kiégetett minták színe az összetevők változásával, illetve az eltérő maximális égetési hőmérsékletek miatt különböző lett. A 4. fejezetben ismertetett vizsgálatok eredményei alapján megállapíthatjuk, hogy a vizsgált tulajdonságok túlnyomó részére az égetés módja hatással volt. A tömegveszteséget kivéve, a zsugorodás, sűrűség, testsűrűség, a vízfelvevő képesség, a porozitás és a nyomószilárdság is előnyösebb értékeket vett fel az 1200 C-on és a kétszer (1100 C, 1200 C) égetett termékek esetén. Utóbbi módon égetett próbatestek nyomószilárdsága kétszer akkorára adódott, mint az 1100 C-on égetetteké. A kétszeres égetés az egyszeri 1200 C-os szintereléshez képest jelentős tulajdonságbeli változásokkal nem járt. A kísérletek során alkalmazott maximális égetési hőmérsékleten azokban az alapanyagok tömörödéséhez még alacsony volt, ezt bizonyítják a szinterelt mintadarabok töretfelületeinek pásztázó elektronmikroszkópos felvételei is. A további felhasználás céljától függően meg kell választani azt a zeolit anyag tartalmat, amely még kellő porozitású, de elég nagy szilárdságú is, további bekeverési arányok vizsgálata szélesebb skálán nyújthat információt a tulajdonságrendszerről, s érdemes az égetési hőmérséklet megválasztását is figyelembe venni. Jelentős porozitással rendelkező mintákat készítettünk, amelyek alkalmasak lehetnek kerámia mátrix anyagnak, a pórusokba pl. könnyűfém olvadékok impregnálhatóak, s így egy fémerősítésű kerámia mátrixú kompozit állítható elő. 44

52 6. IRODALOMJEGYZÉK [1] L. Gömze, E. Kurovics, L.N. Gömze Changing the rheo-mechanical models of light metal Ti and Ti-alloy powders under uniaxial compaction Journal of Physics: Conference Series, 2018, / /1045/1/ [2] A. Y. Buzimov, S. Kulkov, W. Eckl, S. Pappert, L. Gömze, E. Kurovics, I. Kocserha, R. Géber Effect of mechanical treatment on properties of zeolites with chabazite structure Journal of Physics: Conference Series, 2017, / /790/1/ [3] E. Kurovics, L. Gömze Development of high-tech ceramic composites from conventional kaolinite minerals and IG-017 additives 2017 [4] E. Kurovics, S. Kulkov, L. Gömze Short overview of mullite based ceramic composites reinforced with silicon-carbides 2018 [5] Hannus István Zeolitok és zeolitszerű mezopórusos anyagok Magyar Tudomány, 2012/5, [6] Mesopore Megtekintés ideje: [7] A. Y. Buzimov & W. Eckl, L. Gömze, I. Kocserha, E. Kurovics, A. Kulkov, S. Kulkov Effect of mechanical treatment on properties of Si-Al-O zeolites 45

53 Epitoanyag - Journal of Silicate Based and Composite Materials /epitoanyag-jsbcm [8] A. Y. Buzimov, S. N. Kulkov, E. Kurovicsm W. Eckl, S. Pappert Influence of mechanical activation on the properties of natural zeolites from Tokaj Mountain [9] A. Y. Buzimov, S. N. Kulkov, L. A. Gömze, R. Géber, I. Kocserha Effect of Mechanical Treatment on the Structure and Properties of Natural Zeolite Inorganic Materials: Applied Research, Vol. 9, No. 5. pp [10] De Meis, Domenico & Richetta, M & Serra, Emanuele Microporous Inorganic Membranes for Gas Separation and Purification Interceram - International Ceramic Review, /s [11] Bülow, Martin Characterization of Micro-and Mesoporosity in Beads of Various Faujasite Zeolites with Adsorption-inert Cores - Second Update 2017, /RG [12] Csányi Judit, Gömze A. László, Kövér Zsuzsanna Ilona: Néhány nagy tisztaságú Al2O3 műszaki kerámia hajlítószilárdsági vizsgálata Építőanyag 56. évf szám o. [13] Dr. Gömze A. László Az építészeti kerámia termékek alapanyagai és előállításuk technológiai műveletei Kerámiaipari évkönyv I., 2001 (3.1. fejezet) [14] Dr. Bárczy Pál Agyagszerkezettan Miskolci Egyetem, 1998 [15] Csányi Judit Alumínium-oxid porkerámiák alakadási technológiai paramétereinek 46

54 optimalizálása, különös tekintettel a mechanikai tulajdonságokra és a mikroszerkezetre PhD értekezés Miskolc, 2007 [16] Lestyán Zoltán Alumínium-oxid kerámia-acél súrlódó pár érintkezési és hőtani viselkedése száraz súrlódás esetén PhD értekezés, 2006 [17] Juan Peña López Alumina, Zirconia, and Other Non-oxide Inert Bioceramics Bioceramics with Clinical Applications, Editor María Vallet-Regí, 2014, p [18] Szakáll Sándor Ásvány- és kőzettan alapjai Miskolci Egyetem tantárgy jegyzet, /sco_32_02.htm [19] Retsch PM400 hivatalos termékleírása Megtekintés ideje: [20] Dr. Gömze A. László Kerámia- és Kompozit technológia előadás kézirat Miskolc, 2000/2001 [21] R. L. K. Matsumoto ASM International Handbook Committee Vol. 4: Ceramics and Glasses, Chapter: Powder Compaction Processes Materials Park, Ohio, USA, 1991 [22] Dr. Tamás Ferenc Szilikátipari Kézikönyv Budapest, Műszaki Könyvkiadó,

55 [23] Prof. Dr. Gömze A. László Kerámiák alakadása I. előadás kézirat Miskolc, 2014 [24] A. A. Bunacin et al. X-Ray Diffraction: Instrumentation and Applications Critical Reviews in Analytical Chemistry (2015) 45,

56 1. számú Melléklet Az elkészült próbatestek nyers és szinterelt geometriai jellemzői és az ezek alapján számított jellemző tulajdonságok 14. táblázat: A nyers és szinterelt próbatestek jellemző méretei, égetési zsugorodása és tömegvesztesége, sűrűsége (I. számú keverék) Nyers próbatest Égetett próbatest I. h_átl [mm] d_átl [mm] V_0 [mm 3 ] m [g] h_átl [mm] d_átl [mm] V_é [mm 3 ] m [g] Égetési zsugorodás [%] Tömegveszteség [%] Sűrűség [g/cm 3 ] Egyszer, 1100 C-on égetve Kétszer,1100 C és 1200 C-on égetve Egyszer, 1200 C-on égetve 1 11,90 25, ,24 9,7 11,46 24, ,01 8,6 9,97 11,44 1, ,15 25, ,77 9,8 11,58 24, ,79 8,7 10,93 11,12 1, ,00 25, ,25 9,8 11,64 24, ,90 8,7 9,43 11,02 1, ,24 25, ,39 10,0 11,73 24, ,24 8,8 10,80 12,00 1, ,07 25, ,88 9,8 11,58 24, ,83 8,7 10,74 11,22 1, ,22 25, ,26 9,8 11,66 24, ,42 8,8 11,05 10,20 1, ,45 25, ,84 9,9 11,87 24, ,28 8,9 10,24 10,10 1, ,21 25, ,72 10,0 11,74 24, ,32 8,9 10,48 11,00 1, ,53 25, ,10 10,0 11,91 24, ,12 8,8 11,53 12,00 1, ,39 25, ,37 10,0 11,73 24, ,01 8,9 11,94 11,00 1, ,41 25, ,50 10,0 11,69 24, ,75 8,9 15,76 11,30 1, ,43 25, ,68 10,0 11,60 23, ,34 8,9 17,13 11,10 1, ,34 25, ,35 10,0 11,56 23, ,51 8,9 17,21 11,10 1, ,55 25, ,79 9,9 11,56 23, ,12 8,8 19,14 11,11 1, ,25 25, ,63 9,9 11,54 23, ,52 8,8 17,24 11,11 1, ,38 25, ,87 10,0 11,57 23, ,96 8,9 17,39 11,00 1, ,55 25, ,19 9,9 11,53 23, ,34 8,8 18,80 11,11 1, ,46 25, ,03 10,0 11,53 23, ,02 8,9 18,28 11,00 1, ,80 25, ,96 10,1 11,51 23, ,74 8,9 20,66 11,88 1, ,62 25, ,61 9,9 11,56 23, ,85 8,8 18,55 11,11 1, ,46 25, ,52 9,9 11,56 23, ,26 8,8 17,43 10,81 1, ,24 25, ,20 9,9 11,58 24, ,40 8,8 15,64 10,71 1, ,61 25, ,61 10,0 11,69 23, ,22 8,9 17,54 10,80 1, ,31 25, ,69 10,0 11,59 23, ,89 8,9 17,13 11,00 1, ,45 25, ,88 10,0 11,62 23, ,63 8,9 17,21 11,00 1, ,21 25, ,46 9,8 11,44 23, ,00 8,7 17,54 11,22 1, ,30 25, ,15 10,0 11,45 23, ,30 8,9 17,52 11,00 1, ,35 25, ,37 10,1 11,63 23, ,01 8,9 16,32 11,88 1, ,35 25, ,56 9,9 11,48 23, ,24 8,9 17,93 10,10 1, ,42 25, ,83 9,9 11,61 23, ,75 8,8 16,85 11,11 1, táblázat: A szinterelt próbatestek porozitása, testsűrűsége és vízfelvevő képessége (I. számú keverék) I. Egyszer, 1100 C-on égetve Kétszer, 1100 C és 1200 C-on égetve Egyszer, 1200 C-on égetve Tömeg a forralás után [g] Vízben mért tömeg [g] Látszólagos porozitás [%] Valódi porozitás [%] Testsűrűség [g/cm 3 ] Abszolút vízfelvevő képesség [%] Relatív vízfelvevő képesség [%] 1 10,3 4,9 31,67 49,77 1,59 19,91 16, ,4 4,9 30,73 48,48 1,58 19,40 16, ,4 5,0 31,11 48,93 1,61 19,27 16, ,3 5,1 27,50 45,85 1,71 16,12 13, ,3 5,1 27,12 45,99 1,71 15,86 13, ,2 5,1 25,69 43,90 1,74 14,74 12, ,2 5,1 26,86 45,43 1,73 15,52 13, ,2 5,0 26,15 44,07 1,70 15,38 13, ,3 5,2 27,06 45,77 1,75 15,47 13,40 49

57 16. táblázat: A nyers és szinterelt próbatestek jellemző méretei, égetési zsugorodása és tömegvesztesége, sűrűsége (II. számú keverék) Nyers próbatest Égetett próbatest II. h_átl [mm] d_átl [mm] V_0 [mm 3 ] m [g] h_átl [mm] d_átl [mm] V_é [mm 3 ] m [g] Égetési zsugorodás [%] Tömegveszteség [%] Sűrűség [g/cm 3 ] Egyszer, 1100 C-on égetve Kétszer,1100 C és 1200 C-on égetve Egyszer, 1200 C-on égetve 1 11,77 25, ,45 9,8 11,28 24,7 5387,47 8,8 9,99 10,31 1, ,88 25, ,17 9,9 11,46 24,7 5486,77 8,9 9,02 9,70 1, ,05 25, ,85 10,0 11,55 24,6 5503,01 9,0 10,06 10,20 1, ,95 25, ,69 9,9 11,51 24,6 5483,96 9,0 9,60 9,09 1, ,10 25, ,82 10,0 11,63 24,7 5550,13 9,0 9,59 10,00 1, ,96 25, ,06 9,9 11,46 24,7 5477,88 8,9 10,15 10,10 1, ,05 25, ,66 10,0 11,55 24,7 5516,43 8,9 9,93 11,00 1, ,95 25, ,24 9,9 11,53 24,7 5502,41 9,0 9,42 9,09 1, ,03 25, ,56 10,1 11,66 24,6 5555,42 9,1 9,48 9,90 1, ,82 25, ,98 9,9 11,53 24,6 5497,95 8,9 8,67 10,10 1, ,98 25, ,49 10,0 11,37 24,2 5229,75 9,0 14,13 10,50 1, ,04 25, ,58 10,0 11,40 24,2 5226,23 9,0 14,61 10,20 1, ,89 25, ,63 9,9 11,30 24,1 5163,25 8,9 14,71 9,80 1, ,90 25, ,72 9,9 11,32 24,1 5176,68 8,9 14,65 10,10 1, ,20 25, ,83 10,0 11,24 24,1 5114,56 9,0 17,79 10,00 1, ,02 25, ,86 10,0 11,35 24,0 5151,75 9,0 16,01 10,00 1, ,81 25, ,16 10,0 11,06 24,1 5028,47 9,0 16,33 10,00 1, ,92 25, ,55 10,0 11,15 24,1 5069,39 8,9 16,91 11,00 1, ,16 25, ,57 10,0 11,37 24,1 5169,42 9,1 16,57 9,00 1, ,04 25, ,66 9,9 11,36 24,1 5186,36 9,0 15,56 9,09 1, ,03 25, ,29 10,0 11,42 24,1 5192,15 9,0 14,99 10,10 1, ,83 25, ,07 9,9 11,29 24,0 5124,51 9,0 14,96 9,39 1, ,07 25, ,47 10,0 11,41 24,1 5209,19 9,1 15,65 9,40 1, ,13 25, ,71 10,0 11,30 24,1 5137,59 9,1 17,16 9,00 1, ,20 25, ,27 10,1 11,49 24,2 5263,13 9,1 15,49 9,90 1, ,84 25, ,43 9,9 11,23 24,1 5135,52 8,9 14,83 10,10 1, ,20 25, ,88 10,0 11,49 24,0 5193,62 9,0 16,24 10,00 1, ,92 25, ,61 9,9 11,33 24,2 5207,05 8,9 14,05 10,10 1, ,18 25, ,32 10,1 11,36 24,1 5177,76 9,0 16,53 10,89 1, ,86 25, ,98 10,0 11,25 24,1 5148,93 9,0 14,78 10,00 1, táblázat: A szinterelt próbatestek porozitása, testsűrűsége és vízfelvevő képessége (II. számú keverék) II. Egyszer, 1100 C-on égetve Kétszer, 1100 C és 1200 C-on égetve Egyszer, 1200 C-on égetve Tömeg a forralás után [g] Vízben mért tömeg [g] Látszólagos porozitás [%] Valódi porozitás [%] Testsűrűség [g/cm 3 ] Abszolút vízfelvevő képesség [%] Relatív vízfelvevő képesség [%] 1 10,5 5,2 32,26 52,63 1,66 19,45 16, ,6 5,3 31,32 51,05 1,69 18,57 15, ,7 5,3 31,85 51,98 1,66 19,15 16, ,4 5,3 28,43 48,66 1,75 16,20 13, ,5 5,3 29,23 50,25 1,73 16,93 14, ,4 5,3 28,82 49,84 1,75 16,46 14, ,5 5,4 29,61 51,29 1,76 16,80 14, ,3 5,4 27,14 47,52 1,83 14,83 12, ,5 5,4 28,24 49,14 1,78 15,89 13,71 50

58 18. táblázat: A nyers és szinterelt próbatestek jellemző méretei, égetési zsugorodása és tömegvesztesége, sűrűsége (III. számú keverék) Nyers próbatest Égetett próbatest III. h_átl [mm] d_átl [mm] V_0 [mm 3 ] m [g] h_átl [mm] d_átl [mm] V_é [mm 3 ] m [g] Égetési zsugorodás [%] Tömegveszteség [%] Sűrűség [g/cm 3 ] Egyszer, 1100 C-on égetve Kétszer,1100 C és 1200 C-on égetve Egyszer, 1200 C-on égetve 1 11,33 25, ,62 9,7 10,99 24, ,62 8,9 8,23 8,56 1, ,34 25, ,17 9,9 11,01 24, ,54 9,0 8,02 9,09 1, ,59 25, ,88 9,9 11,29 24, ,29 9,0 7,88 8,99 1, ,69 25, ,08 10,0 11,41 24, ,17 9,0 7,36 10,00 1, ,60 25, ,25 10,0 11,28 24, ,43 9,1 7,88 9,00 1, ,63 25, ,29 10,0 11,33 24, ,52 9,0 7,69 10,00 1, ,63 25, ,84 9,9 11,26 24, ,63 9,0 8,64 9,09 1, ,36 25, ,61 9,7 10,96 24, ,24 8,9 8,72 8,25 1, ,70 25, ,88 10,0 11,41 24, ,73 9,0 7,73 10,00 1, ,65 25, ,39 10,0 11,27 24, ,77 9,1 8,25 9,00 1, ,68 25, ,01 10,0 11,11 24, ,98 9,1 12,71 8,70 1, ,32 25, ,12 9,8 10,76 24, ,16 8,9 13,55 8,98 1, ,61 25, ,34 9,9 10,90 24, ,93 9,0 14,61 8,69 1, ,58 25, ,06 9,9 10,99 24, ,88 9,1 14,00 8,08 1, ,46 25, ,33 9,9 10,95 24, ,23 8,9 13,40 10,10 1, ,72 25, ,02 10,1 11,11 24, ,16 9,1 14,28 9,90 1, ,33 25, ,22 9,9 10,73 24, ,97 9,0 14,14 9,09 1, ,53 25, ,75 10,0 10,98 24, ,85 9,1 14,07 9,00 1, ,65 25, ,44 9,9 11,11 24, ,94 9,0 13,67 9,09 1, ,64 25, ,32 9,9 11,01 24, ,35 9,0 14,41 9,09 1, ,35 25, ,79 9,7 10,82 24, ,89 8,9 13,73 8,76 1, ,57 25, ,46 9,8 10,98 24, ,77 9,0 13,17 8,27 1, ,90 25, ,07 10,0 11,25 24, ,93 9,1 14,79 9,00 1, ,01 25, ,54 10,0 11,36 24, ,52 9,2 14,68 8,00 1, ,64 25, ,32 10,0 11,09 24, ,32 9,1 14,10 9,00 1, ,71 25, ,93 9,9 11,01 24, ,26 9,0 15,34 9,09 1, ,73 25, ,10 10,0 11,09 24, ,62 9,1 14,33 9,00 1, ,62 25, ,86 10,0 11,10 24, ,45 9,1 13,22 9,00 1, ,66 25, ,82 10,0 11,03 24, ,42 9,1 14,98 9,00 1, ,81 25, ,93 10,0 11,15 24, ,32 9,0 14,45 10,00 1, táblázat: A szinterelt próbatestek porozitása, testsűrűsége és vízfelvevő képessége (III. számú keverék) III. Egyszer, 1100 C-on égetve Kétszer, 1100 C és 1200 C-on égetve Egyszer, 1200 C-on égetve Tömeg a forralás után [g] Vízben mért tömeg [g] Látszólagos porozitás [%] Valódi porozitás [%] Testsűrűség [g/cm 3 ] Abszolút vízfelvevő képesség [%] Relatív vízfelvevő képesség [%] 1 10,5 5,4 31,96 53,60 1,74 18,38 15, ,7 5,5 32,69 55,50 1,73 18,89 15, ,8 5,5 33,77 56,05 1,70 19,87 16, ,6 5,6 29,40 51,69 1,83 16,10 13, ,4 5,5 30,20 54,01 1,82 16,59 14, ,5 5,6 29,80 53,33 1,84 16,15 13, ,4 5,4 31,00 55,10 1,77 17,51 14, ,5 5,5 30,20 53,21 1,80 16,80 14, ,6 5,6 30,00 53,01 1,82 16,48 14,15 51

59 20. táblázat: A nyers és szinterelt próbatestek jellemző méretei, égetési zsugorodása és tömegvesztesége, sűrűsége (IV. számú keverék) Nyers próbatest Égetett próbatest IV. h_átl [mm] d_átl [mm] V_0 [mm 3 ] m [g] h_átl [mm] d_átl [mm] V_é [mm 3 ] m [g] Égetési zsugorodás [%] Tömegveszteség [%] Sűrűség [g/cm 3 ] Egyszer, 1100 C-on égetve Kétszer,1100 C és 1200 C-on égetve Egyszer, 1200 C-on égetve 1 11,52 25, ,88 10,1 11,15 24, ,47 9,3 7,65 7,72 1, ,41 25, ,01 10,1 11,23 24, ,56 9,3 6,38 8,12 1, ,44 25, ,87 10,0 11,23 24, ,72 9,2 5,93 7,70 1, ,55 25, ,92 10,0 11,24 24, ,17 9,2 6,56 8,00 1, ,18 25, ,78 9,9 10,92 24, ,28 9,1 6,65 8,08 1, ,48 25, ,52 10,0 11,09 24, ,99 9,1 8,59 9,00 1, ,30 25, ,88 9,9 11,02 24, ,55 9,1 6,58 8,08 1, ,47 25, ,01 9,9 11,06 24, ,11 9,2 8,22 7,07 1, ,37 25, ,97 10,0 11,14 24, ,26 9,2 6,54 8,00 1, ,42 25, ,68 10,1 11,06 24, ,39 9,2 7,65 8,91 1, ,41 25, ,86 9,9 10,86 24, ,26 9,2 12,53 7,07 1, ,30 25, ,50 9,9 10,86 24, ,57 9,2 11,86 6,67 1, ,46 25, ,92 10,1 10,95 24, ,56 9,3 12,17 8,02 1, ,32 25, ,01 9,9 10,85 24, ,24 9,2 11,91 7,07 1, ,36 25, ,34 10,0 10,85 24, ,05 9,2 11,88 8,00 1, ,42 25, ,97 10,0 10,85 24, ,78 9,1 13,05 9,00 1, ,46 25, ,02 9,9 10,92 24, ,53 9,1 12,89 8,08 1, ,29 25, ,38 9,9 11,53 24, ,70 9,2 6,89 7,07 1, ,45 25, ,82 10,0 10,91 24, ,75 9,2 12,87 8,00 1, ,39 25, ,70 10,0 10,89 24, ,93 9,2 12,20 8,00 1, ,33 25, ,15 10,0 10,77 24, ,07 9,2 12,15 8,30 1, ,24 25, ,33 9,9 10,75 24, ,64 9,1 11,33 8,10 1, ,25 25, ,93 9,9 10,70 24, ,06 9,2 12,99 7,85 1, ,15 25, ,90 9,9 10,65 24, ,49 9,1 12,78 8,27 1, ,17 25, ,16 9,9 10,60 24, ,38 9,2 13,11 7,07 1, ,43 25, ,94 9,9 10,88 24, ,60 9,1 13,28 8,45 1, ,38 25, ,38 9,9 10,82 24, ,13 9,1 12,63 7,99 1, ,25 25, ,42 9,9 10,75 24, ,52 9,1 12,51 8,36 1, ,24 25, ,84 9,9 10,64 24, ,70 9,1 14,00 8,17 1, ,49 25, ,80 10,0 11,00 24, ,54 9,2 12,15 7,91 1, táblázat: A szinterelt próbatestek porozitása, testsűrűsége és vízfelvevő képessége (IV. számú keverék) IV. Egyszer, 1100 C-on égetve Kétszer, 1100 C és 1200 C-on égetve Egyszer, 1200 C-on égetve Tömeg a forralás után [g] Vízben mért tömeg [g] Látszólagos porozitás [%] Valódi porozitás [%] Testsűrűség [g/cm 3 ] Abszolút vízfelvevő képesség [%] Relatív vízfelvevő képesség [%] 1 11,1 5,9 34,23 58,92 1,79 19,10 16, ,1 5,8 34,34 58,53 1,75 19,61 16, ,1 5,8 35,28 59,63 1,74 20,26 16, ,8 5,8 32,00 57,65 1,84 17,39 14, ,8 5,8 31,20 56,65 1,85 16,88 14, ,9 5,9 32,20 58,33 1,86 17,33 14, ,8 5,8 32,60 59,02 1,83 17,78 15, ,8 5,8 34,40 61,36 1,82 18,94 15, ,7 5,7 31,00 56,81 1,83 16,94 14,49 52

60 22. táblázat: A nyers és szinterelt próbatestek jellemző méretei, égetési zsugorodása és tömegvesztesége, sűrűsége (V. számú keverék) Nyers próbatest Égetett próbatest V. h_átl [mm] d_átl [mm] V_0 [mm 3 ] m [g] h_átl [mm] d_átl [mm] V_é [mm 3 ] m [g] Égetési zsugorodás [%] Tömegveszteség [%] Sűrűség [g/cm 3 ] Egyszer, 1100 C-on égetve Kétszer,1100 C és 1200 C-on égetve Egyszer, 1200 C-on égetve 1 10,77 25, ,44 9,8 10,55 24, ,16 9,2 5,77 6,91 1, ,87 25, ,66 10,0 10,63 24, ,30 9,3 6,12 6,91 1, ,89 25, ,14 9,9 10,60 24, ,78 9,2 6,38 6,87 1, ,10 25, ,38 10,0 10,73 24, ,24 9,2 7,30 7,63 1, ,75 25, ,78 9,9 10,53 24, ,50 9,2 6,00 6,98 1, ,03 25, ,01 10,0 10,80 24, ,49 9,3 5,79 6,72 1, ,12 25, ,95 9,9 10,73 24, ,65 9,3 7,48 6,25 1, ,02 25, ,52 10,0 10,81 24, ,62 9,3 5,53 6,91 1, ,05 25, ,87 9,9 10,78 24, ,47 9,3 6,56 6,25 1, ,04 25, ,51 9,9 10,73 24, ,82 9,2 6,71 7,35 1, ,98 25, ,41 9,9 10,57 24, ,83 9,2 9,81 6,90 1, ,09 25, ,16 10,0 10,60 24, ,19 9,3 11,02 6,83 1, ,94 25, ,85 9,9 10,35 24, ,27 9,2 11,46 6,88 1, ,96 25, ,02 9,9 10,63 24, ,24 9,2 9,41 7,35 1, ,09 25, ,10 9,9 10,67 24, ,48 9,2 10,03 7,26 1, ,86 25, ,26 9,8 10,49 24, ,43 9,1 10,72 7,33 1, ,93 25, ,63 9,9 10,45 24, ,54 9,2 11,53 6,69 1, ,06 25, ,97 10,0 10,53 24, ,16 9,3 12,09 6,63 1, ,95 25, ,19 9,9 10,41 24, ,67 9,2 11,51 7,35 1, ,95 25, ,69 9,9 10,49 24, ,56 9,2 10,90 6,98 1, ,90 25, ,32 9,8 10,43 24, ,21 9,1 11,07 6,73 1, ,03 25, ,66 9,9 10,63 24, ,45 9,2 10,89 6,77 1, ,98 25, ,94 10,0 10,55 24, ,83 9,2 11,16 7,84 1, ,09 25, ,84 9,9 10,60 24, ,29 9,3 11,59 6,16 1, ,11 25, ,15 9,9 10,64 24, ,46 9,2 11,06 7,35 1, ,03 25, ,83 9,9 10,58 24, ,86 9,2 11,20 7,16 1, ,89 25, ,86 9,8 10,38 24, ,51 9,2 11,36 6,41 1, ,94 25, ,35 9,9 10,40 24, ,94 9,2 11,89 7,26 1, ,92 25, ,53 9,9 10,48 24, ,75 9,1 11,13 7,71 1, ,00 25, ,15 9,9 10,60 24, ,80 9,2 9,52 7,07 1, táblázat: A szinterelt próbatestek porozitása, testsűrűsége és vízfelvevő képessége (V. számú keverék) V. Egyszer, 1100 C-on égetve Kétszer, 1100 C és 1200 C-on égetve Egyszer, 1200 C-on égetve Tömeg a forralás után [g] Vízben mért tömeg [g] Látszólagos porozitás [%] Valódi porozitás [%] Testsűrűség [g/cm 3 ] Abszolút vízfelvevő képesség [%] Relatív vízfelvevő képesség [%] ,9 36,08 64,07 1,80 20,09 16, ,1 6,0 35,49 63,39 1,82 19,48 16, ,1 5,9 36,15 64,22 1,77 20,39 16, ,9 6,0 35,10 64,14 1,87 18,74 15, ,9 6,0 33,06 60,83 1,89 17,46 14, ,9 6,0 34,69 63,12 1,88 18,48 15, ,8 6,0 34,58 63,90 1,90 18,16 15, ,9 6,0 34,08 62,72 1,88 18,09 15, ,9 6,0 35,31 64,94 1,87 18,87 15,87 53

61 24. táblázat: A nyers és szinterelt próbatestek jellemző méretei, égetési zsugorodása és tömegvesztesége, sűrűsége (VI. számú keverék) Nyers próbatest Égetett próbatest VI. h_átl [mm] d_átl [mm] V_0 [mm 3 ] m [g] h_átl [mm] d_átl [mm] V_é [mm 3 ] m [g] Égetési zsugorodás [%] Tömegveszteség [%] Sűrűség [g/cm 3 ] Egyszer, 1100 C-on égetve Kétszer,1100 C és 1200 C-on égetve Egyszer, 1200 C-on égetve 1 10,77 25, ,44 9,9 10,6 25, ,78 9,4 4,50 5,73 1, ,76 25, ,06 9,9 10,6 25, ,16 9,3 5,00 5,85 1, ,63 25, ,53 9,9 10,4 25, ,04 9,3 5,51 5,78 1, ,73 25, ,97 9,9 10,6 25, ,86 9,3 4,61 5,58 1, ,94 25, ,11 10,0 10,6 24, ,05 9,3 6,72 6,81 1, ,73 25, ,98 9,9 10,5 25, ,74 9,3 4,96 6,34 1, ,68 25, ,96 9,9 10,5 25, ,56 9,3 5,32 5,87 1, ,56 25, ,70 9,9 10,4 25, ,66 9,3 4,89 5,87 1, ,78 25, ,52 9,9 10,5 25, ,76 9,4 4,53 5,43 1, ,68 25, ,96 9,9 10,4 25, ,31 9,4 5,39 5,34 1, ,75 25, ,57 9,9 10,4 24, ,36 9,3 8,28 5,85 1, ,53 25, ,29 9,9 10,2 24, ,75 9,3 8,66 5,75 1, ,77 25, ,05 9,9 10,4 24, ,99 9,3 8,77 5,76 1, ,73 25, ,54 9,9 10,3 24, ,79 9,3 8,85 5,58 1, ,92 25, ,16 9,9 10,5 24, ,30 9,4 9,44 5,43 1, ,78 25, ,14 9,9 10,4 24, ,15 9,4 9,41 5,43 1, ,86 25, ,19 9,9 10,4 24, ,02 9,3 9,76 5,97 1, ,77 25, ,05 9,9 10,3 24, ,40 9,4 10,10 5,05 1, ,65 25, ,96 9,9 10,4 24, ,12 9,3 8,52 6,16 1, ,65 25, ,19 9,9 10,3 24, ,58 9,4 8,71 5,34 1, ,63 25, ,03 10,0 10,4 24, ,36 9,4 8,36 5,72 1, ,85 25, ,12 9,9 10,5 24, ,30 9,4 8,46 5,84 1, ,58 25, ,55 9,9 10,3 24, ,12 9,4 8,14 5,73 1, ,74 25, ,19 9,9 10,4 24, ,08 9,3 9,32 6,25 1, ,80 25, ,65 9,9 10,4 24, ,82 9,3 8,92 6,34 1, ,61 25, ,09 9,9 10,2 24, ,87 9,3 9,47 5,58 1, ,76 25, ,96 9,9 10,4 24, ,93 9,4 9,32 5,15 1, ,82 25, ,50 10,0 10,4 24, ,05 9,4 9,80 5,72 1, ,62 25, ,93 9,8 10,2 24, ,09 9,3 9,53 5,49 1, ,34 25, ,27 9,7 10,1 24, ,01 9,2 8,24 5,54 1, táblázat: A szinterelt próbatestek porozitása, testsűrűsége és vízfelvevő képessége (VI. számú keverék) VI. Egyszer, 1100 C-on égetve Kétszer, 1100 C és 1200 C-on égetve Egyszer, 1200 C-on égetve Tömeg a forralás után [g] Vízben mért tömeg [g] Látszólagos porozitás [%] Valódi porozitás [%] Testsűrűség [g/cm 3 ] Abszolút vízfelvevő képesség [%] Relatív vízfelvevő képesség [%] 1 11,4 6,2 39,04 69,97 1,80 21,66 17, ,3 6,2 38,43 69,17 1,83 20,99 17, ,2 6,2 38,00 69,19 1,86 20,43 16, ,1 6,3 36,88 68,62 1,94 18,97 15, ,1 6,2 35,92 68,43 1,91 18,84 15, ,1 6,2 36,12 67,37 1,90 18,97 15, ,1 6,2 34,69 65,71 1,92 18,09 15, ,2 6,2 36,80 68,10 1,87 19,66 16, ,1 6,3 36,04 68,23 1,95 18,46 15,59 54

62 26. táblázat: A szinterelt próbatestek nyomószilárdsága Keverék száma I. II. III. IV. V. VI. Égetés Egyszeri, 1100 C Kétszeri, 1100 C és 1200 C Egyszeri, 1200 C Egyszeri, 1100 C Kétszeri, 1100 C és 1200 C Egyszeri, 1200 C Egyszeri, 1100 C Kétszeri, 1100 C és 1200 C Egyszeri, 1200 C Egyszeri, 1100 C Kétszeri, 1100 C és 1200 C Egyszeri, 1200 C Egyszeri, 1100 C Kétszeri, 1100 C és 1200 C Egyszeri, 1200 C Egyszeri, 1100 C Kétszeri, 1100 C és 1200 C Egyszeri, 1200 C Próbatest sorszáma d_átl [mm] A [mm 2 ] Törő tömeg [kg] Törő erő [N] Nyomószilárdság [Mpa] 4 24,62 476, ,50 25, ,62 475, ,50 27, ,63 476, ,10 33, ,87 447, ,50 75, ,85 446, ,20 90, ,91 448, ,00 78, ,88 447, ,50 86, ,97 451, ,00 67, ,82 445, ,60 78, ,63 476, ,90 36, ,65 477, ,00 28, ,67 477, ,50 42, ,13 457, ,00 68, ,07 454, ,50 70, ,04 453, ,00 69, ,06 454, ,00 97, ,15 457, ,40 75, ,13 457, ,90 79, ,79 482, ,50 31, ,79 482, ,10 28, ,74 480, ,00 32, ,25 461, ,20 70, ,24 461, ,00 63, ,20 459, ,70 76, ,18 459, ,60 65, ,17 458, ,80 70, ,15 457, ,50 67, ,92 487, ,50 31, ,89 486, ,00 32, ,86 485, ,90 38, ,39 467, ,60 70, ,44 468, ,50 63, ,36 465, ,00 71, ,35 465, ,00 73, ,38 466, ,20 76, ,35 465, ,00 67, ,96 489, ,90 27, ,97 489, ,50 31, ,96 489, ,00 32, ,59 474, ,50 69, ,61 475, ,50 64, ,52 472, ,50 67, ,51 471, ,50 67, ,54 472, ,50 52, ,51 471, ,50 65, ,01 491, ,40 24, ,93 488, ,00 22, ,06 493, ,00 29, ,73 480, ,20 55, ,69 478, ,50 62, ,71 479, ,50 54, ,67 477, ,60 62, ,73 480, ,60 60, ,69 478, ,90 61,29 Átl. 28,92 81,61 77,45 35,91 69,31 84,04 30,94 70,16 67,68 33,88 68,66 72,42 30,34 67,25 62,01 25,57 57,43 61,52 55

63 2. számú Melléklet aluminium-oxid Run No. 4 Presentation: 2RHA Polydisperse model Volume Result Source: Analysed Focus = 300 mm. Beam Length = 2.4 mm. Obscuration = 29.8 % Measured on: Nov 6. 9:22du. Analysed on: Nov 6. 9:23du. Last Saved: Configuration file: SIZER Sample Path: C:\SIZER\DATA\ Sampler: MSX64 Residual = % Concentration = % Uniformity = Span = Specific S.A. = sq. m. / gm d (v, 0.5) = um Mode = um Statistics betw een 0.50 um and um Volume Surface Length Number Mean Stan. Dev. Skew Kurtosis D [4, 3] = um D [4, 2] = um D [4, 1] = um D [4, 0] = um D [3, 2] = D [3, 1] = D [3, 0] = um 6.76 um 4.90 um D [2, 1] = D [2, 0] = 3.88 um 3.16 um D [1, 0] = 2.57 um Percent Size (um) Modes (um) ábra: Az alumínium-oxid lézergranulometriás vizsgálati jegyzőkönyve 56

64 zeolit Run No. 1 Presentation: 2RHA Polydisperse model Volume Result Source: Analysed Focus = 300 mm. Beam Length = 2.4 mm. Obscuration = 41.4 % Measured on: Nov 6. 9:26du. Analysed on: Nov 6. 9:27du. Last Saved: Configuration file: SIZER Sample Path: C:\SIZER\DATA\ Sampler: MSX64 Residual = % Concentration = % Uniformity = Span = Specific S.A. = sq. m. / gm d (v, 0.5) = um Mode = um Statistics betw een 0.50 um and um Volume Surface Length Number Mean Stan. Dev. Skew Kurtosis D [4, 3] = um D [4, 2] = um D [4, 1] = um D [4, 0] = 8.48 um D [3, 2] = D [3, 1] = D [3, 0] = um 5.61 um 3.64 um D [2, 1] = D [2, 0] = 2.69 um 2.03 um D [1, 0] = 1.53 um Percent Size (um) Mode (um) ábra: A zeolit lézergranulometriás vizsgálati jegyzőkönyve 57

65 zeolit-aluoxid Run No. 1 Presentation: 2RHA Polydisperse model Volume Result Source: Analysed Focus = 300 mm. Beam Length = 2.4 mm. Obscuration = 45.1 % Measured on: Nov 6. 9:29du. Analysed on: Nov 6. 9:29du. Last Saved: Configuration file: SIZER Sample Path: C:\SIZER\DATA\ Sampler: MSX64 Residual = % Concentration = % Uniformity = Span = Specific S.A. = sq. m. / gm d (v, 0.5) = um Mode = um Statistics betw een 0.50 um and um Volume Surface Length Number Mean Stan. Dev. Skew Kurtosis D [4, 3] = D [4, 2] = D [4, 1] = D [4, 0] = um um um 7.27 um D [3, 2] = D [3, 1] = D [3, 0] = 9.58 um 4.94 um 3.33 um D [2, 1] = D [2, 0] = 2.55 um 1.97 um D [1, 0] = 1.52 um Percent Size (um) Modes (um) ábra: Az I. számú keverék lézergranulometriás vizsgálati jegyzőkönyve 58

66 zeolit-aluoxid Run No. 2 Presentation: 2RHA Polydisperse model Volume Result Source: Analysed Focus = 300 mm. Beam Length = 2.4 mm. Obscuration = 45.5 % Measured on: Nov 6. 9:33du. Analysed on: Nov 6. 9:33du. Last Saved: Configuration file: SIZER Sample Path: C:\SIZER\DATA\ Sampler: MSX64 Residual = % Concentration = % Uniformity = Span = Specific S.A. = sq. m. / gm d (v, 0.5) = um Mode = um Statistics betw een 0.50 um and um Volume Surface Length Number Mean Stan. Dev. Skew Kurtosis D [4, 3] = D [4, 2] = D [4, 1] = D [4, 0] = um um um 7.32 um D [3, 2] = D [3, 1] = D [3, 0] = 9.47 um 4.95 um 3.36 um D [2, 1] = D [2, 0] = 2.58 um 2.00 um D [1, 0] = 1.54 um Percent Size (um) Modes (um) ábra: A II. számú keverék lézergranulometriás vizsgálati jegyzőkönyve 59

67 zeolit-aluoxid Run No. 3 Presentation: 2RHA Polydisperse model Volume Result Source: Analysed Focus = 300 mm. Beam Length = 2.4 mm. Obscuration = 40.8 % Measured on: Nov 6. 9:36du. Analysed on: Nov 6. 9:36du. Last Saved: Configuration file: SIZER Sample Path: C:\SIZER\DATA\ Sampler: MSX64 Residual = % Concentration = % Uniformity = Span = Specific S.A. = sq. m. / gm d (v, 0.5) = um Mode = um Statistics betw een 0.50 um and um Volume Surface Length Number Mean Stan. Dev. Skew Kurtosis D [4, 3] = D [4, 2] = D [4, 1] = D [4, 0] = um um um 7.26 um D [3, 2] = D [3, 1] = D [3, 0] = 9.17 um 4.92 um 3.37 um D [2, 1] = D [2, 0] = 2.64 um 2.04 um D [1, 0] = 1.58 um Percent Size (um) Modes (um) ábra: A III. számú keverék lézergranulometriás vizsgálati jegyzőkönyve 60

68 zeolit-aluoxid Run No. 6 Presentation: 2RHA Polydisperse model Volume Result Source: Analysed Focus = 300 mm. Beam Length = 2.4 mm. Obscuration = 27.5 % Measured on: Nov 6. 9:42du. Analysed on: Nov 6. 9:42du. Last Saved: Configuration file: SIZER Sample Path: C:\SIZER\DATA\ Sampler: MSX64 Residual = % Concentration = % Uniformity = Span = Specific S.A. = sq. m. / gm d (v, 0.5) = um Mode = um Statistics betw een 0.50 um and um Volume Surface Length Number Mean Stan. Dev. Skew Kurtosis D [4, 3] = D [4, 2] = D [4, 1] = D [4, 0] = um um um 7.38 um D [3, 2] = D [3, 1] = D [3, 0] = 8.78 um 4.95 um 3.47 um D [2, 1] = D [2, 0] = 2.79 um 2.18 um D [1, 0] = 1.70 um Percent Size (um) Modes (um) ábra: Az V. számú keverék lézergranulometriás vizsgálati jegyzőkönyve 61

69 zeolit-aluoxid Run No. 7 Presentation: 2RHA Polydisperse model Volume Result Source: Analysed Focus = 300 mm. Beam Length = 2.4 mm. Obscuration = 43.8 % Measured on: Nov 6. 9:44du. Analysed on: Nov 6. 9:44du. Last Saved: Configuration file: SIZER Sample Path: C:\SIZER\DATA\ Sampler: MSX64 Residual = % Concentration = % Uniformity = Span = Specific S.A. = sq. m. / gm d (v, 0.5) = um Mode = 7.56 um Statistics betw een 0.50 um and um Volume Surface Length Number Mean Stan. Dev. Skew Kurtosis D [4, 3] = um D [4, 2] = um D [4, 1] = um D [4, 0] = 8.77 um D [3, 2] = D [3, 1] = D [3, 0] = 9.51 um 5.33 um 3.74 um D [2, 1] = D [2, 0] = 2.99 um 2.35 um D [1, 0] = 1.84 um Percent Size (um) Modes (um) ábra: A VI. számú keverék lézergranulometriás vizsgálati jegyzőkönyve 62

70 3. számú Melléklet A sajtolóporokról készült SEM felvételek Alumínium-oxid Zeolit I. számú keverék 63

71 II. számú keverék III. számú keverék IV. számú keverék 64

72 V. számú keverék VI. számú keverék 65

73 4. számú Melléklet A töretminták felületéről készült SEM felvételek I. számú keverék (1100 C-on egyszer égetett próbatestek) I. számú keverék (1100 C-on és 1200 C-on kétszer égetett próbatestek) I. számú keverék (1200 C-on egyszer égetett próbatestek) 66

74 II. számú keverék (1100 C-on egyszer égetett próbatestek) II. számú keverék (1100 C-on és 1200 C-on kétszer égetett próbatestek) II. számú keverék (1200 C-on egyszer égetett próbatestek) 67

75 III. számú keverék (1100 C-on egyszer égetett próbatestek) III. számú keverék (1100 C-on és 1200 C-on kétszer égetett próbatestek) III. számú keverék (1200 C-on egyszer égetett próbatestek) 68

76 IV. számú keverék (1100 C-on egyszer égetett próbatestek) IV. számú keverék (1100 C-on és 1200 C-on kétszer égetett próbatestek) IV. számú keverék (1200 C-on egyszer égetett próbatestek) 69

77 V. számú keverék (1100 C-on egyszer égetett próbatestek) V. számú keverék (1100 C-on és 1200 C-on kétszer égetett próbatestek) V. számú keverék (1200 C-on egyszer égetett próbatestek) 70

78 VI. számú keverék (1100 C-on egyszer égetett próbatestek) VI. számú keverék (1100 C-on és 1200 C-on kétszer égetett próbatestek) VI. számú keverék (1200 C-on egyszer égetett próbatestek) 71