Sinteza i karakterizacija sinterovanog bazalta sa poboljšanom otpornošću na dejstvo kavitacije

Abstract

U okviru tehničkog rešenja su istraţeni procesi dobijanja sinterovanog bazalta povišenih svojstava otpornosti na habanje i kavitaciju. Kao polazni materijal korišćene su olivinpiroksenske bazaltne stene iz ležišta Vrelo–Kopaonik (rovni bazalt). Definisani su optimalni parametri dobijanja bazaltnog praha procesima drobljenja i mlevenja bazaltnih stena. Predložena je optimizacija procesa presovanja i sinterovanja bazalta u cilju postizanja zahtevane strukture i poboljšanih svojstava otpornosti na dejstvo habanja i kavitacije. Određena je otpornost sinterovanog bazalta pod dejstvom kavitacije primenom ultrazvučne vibracione metode sa stacionarnim uzorkom prema standardu ASTM G32. Razvijena je metodologija procene kavitacione otpornosti sinterovanog bazalta na osnovu izračunatih kavitacionih brzina i analize morfologije oštećenja površine bazirane na primeni skenirajuće elektronske mikroskopije i kompjuterske analize slike. Definisani su elementi za procenu rizika i mere za kontrolu rizika nastajanja i razvoja oštećenja sinterovanog bazalta pod dejstvom kavitacije. Bazalt pripada grupi izuzetno tvrdih vulkanskih stena [1-8]. Velika pogodnost bazalta je svojstvo visoke otpornosti na dejstvo habanja i korozije [9, 10]. Ispitivanja bazalta iz ležišta Vrelo–Kopaonik pokazala su da stena ima karakteristike lako topivog materijala, koji određenim tretmanom hlađenja, može da posluži kao sirovina za proizvodnju stakla i staklo-keramike sa specifičnim mehaničkim svojstvima, velikom čvrstoćom i malom abrazivnošću [11-14]. Takođe, postupcima mlevenja, presovanja i sinterovanja može se dobiti staklo-keramika visokih svojstava otpornosti na habanje, koroziju i kavitaciju [15, 16]. Ovim tehnološkim rešenjem otvara se mogućnost prerade bazaltnih stena iz ležišta Vrelo–Kopaonik u proizvode za široku primenu u uslovima u kojima se javljaju visoke temperature i pritisci, habanje, korozija, dejstvo reaktivnih materijala kao što su tečni metali, šljaka, alkalije, jedinjenja hlorida, korozivni gasovi. Istraženi režim sinterovanja bazalta doveo je do pojave različitih udela staklaste i kristalne faze u strukturi. Cilj je bio da se definiše optimalni postupak sinterovanja bazalta (najmanje količine dodataka, najmanji utrošak energije, najkraća vremena) koji će proizvesti materijal željene strukture i svojstva. Očekivani konačni rezultat je sinterovani bazalt poboljšanih svojstava koji moţe da zadovolji zahteve industrijske primene i ugradnje u konstruktivne elemente metalurških agregata. Pri tome svojstva materijala se određuju pomoću standardizovanih laboratorijskih metoda ispitivanja ili pomoću savremenih instrumentalnih metoda, vodeći računa da rezulalti dobijeni određenom metodom budu međusobno uporedni. Pokazano je da razvijena metoda karakterizacije omogućava brzo određivanje svojstava otpornosti vatrostalnih materijala na bazi sinterovanog bazalta. Definisane metode karakterizacije mogu da se koriste u praksi za ocenu mogućnosti primene i drugih vatrostalnih materijala koji su u radu izloženi dejstvu kavitacionih opterećenja ili habanju.