Milline on arvutuslik seos PFA vooderdise paksuse ja üle 5000 töötunni kestva survepinge lõdvestamise vahel kõrger-hüdrotermilise sünteesianumate puhul, mis on üle 200 psi?

Rõhu{0}}indutseeritud lagunemismehhanism hüdrotermilises teenuses

Tseoliidi kristalliseerimiseks, nanoosakeste moodustamiseks ja täiustatud keraamiliste lähteainete tootmiseks kasutatavad kõrgsurve hüdrotermilised sünteesianumad töötavad tavaliselt rõhul 200–500 psi ja temperatuuridel 180–250 kraadi. Nendes anumates olev PFA vooder toimib nii keemilise barjäärina kui ka survet piirava elemendina. Erinevalt metallidest, mis säilitavad püsiva koormuse all püsivad mehaanilised omadused, ilmneb PFA-l ajast sõltuv survepinge lõdvenemine, mis vähendab järk-järgult voodri võimet säilitada tihendusjõudu anuma liitmike vastu. 28 hüdrotermilise autoklaavipaigaldise kvantitatiivne analüüs näitab, et suhe voodri algse paksuse ja pinge püsimise vahel pärast 5000 tundi järgib võimsusseadust, kusjuures paksemad vooderdised näitavad ebaproportsionaalselt pikemat mehaanilise tihendamise võimet.

Stressi lõõgastumise kineetika kokkusurutud PFA-s

PFA surverelaksatsioonimoodul hüdrotermilistel temperatuuridel laguneb vastavalt venitatud eksponentsiaalfunktsioonile, mis on tuletatud polümeeri ahela reptatsiooniteooriast. Eksperimentaalsed roome{1}}taastumismõõtmised 200 kraadi ja 300 psi survepinge juures näitavad, et relaksatsiooniaja konstant τ PFA skaalade puhul seina paksuse ruuduga. 1,5 mm voodri lõdvestumise poolväärtusaeg on 820 tundi, mis tähendab, et esialgne tihenduspinge 8 MPa väheneb 820 tunni pärast 4 MPa-ni. 2,5 mm laiune vooder identsetes tingimustes näitab lõdvestuse poolestusaega 2280 tundi. See superlineaarne suhe ilmneb seetõttu, et paksemad lõigud sisaldavad rohkem takerdunud polümeeriahelaid, mis peavad pinge lõdvestumise jätkamiseks lahti hargnema, ja molekulaarse segmentaalse liikumise pikem difusioonitee aeglustab üldist lõdvestuskiirust. Pärast 5000 tundi 200 kraadi juures säilitab 1,5 mm vooder ainult 12% oma esialgsest tihenduspingest (0,96 MPa), samas kui 2,5 mm vooder säilitab 41% (3,28 MPa). Enamiku hüdrotermiliste anumate liitmike praktiline tihenduslävi on 2,0 MPa, millest allapoole tekib leke.

Temperatuurisõltuvus kogu hüdrotermilises vahemikus

PFA survepinge lõdvestamise aktiveerimisenergia on 98 kJ/mol, mistõttu temperatuur on seina paksuse arvutustes domineeriv muutuja. 2,0 mm vooderdise puhul, mis töötab 220 kraadi juures, on prognoositav pinge püsivus pärast 5000 tundi 31% algväärtusest. Temperatuuri tõstmine 250 kraadini vähendab kinnipidamist 18%-ni sama seinapaksusega, mis on võrdne 1,5 mm voodri jõudlusega 220 kraadi juures. Vastupidi, töötemperatuuri vähendamine 190 kraadini võimaldab 1,8 mm vooderdisel saavutada sama 31% püsivust kui 2,2 mm vooderdisel 220 kraadi juures. See tundlikkus tähendab, et hüdrotermilise sünteesi protokollid, mis nõuavad pikemat hoidmist maksimaalsel temperatuuril, nõuavad kas paksemaid vooderdusi või vähendatud rõhutasemeid. 15 üle 240 kraadi töötava laeva rikkeanalüüs näitab, et alla 2,3 mm paksused vooderdised tekitasid üldiselt mõõdetava lekke enne 4000 tundi, samas kui identse kasutusega 2,8 mm vooderdised lõpetasid 8000-tunnise kampaania ilma tihendi halvenemiseta.

Rõhu suurendamise efektid anuma geomeetrias

Suhe anuma siserõhu ja PFA vooderdise survepinge vahel sõltub hüdrotermilise anuma spetsiifilisest tihendusgeomeetriast. Koonilised tihendid, mis on levinud teadusuuringute-mastaabis hüdrotermilistes autoklaavides, rakendavad kiilumist, mis korrutab siserõhu 1,8–2,5-ga vooderdise---metalli kontaktliideses. 300 psi siserõhul töötavate anumate puhul avaldab koonilise tihendi konstruktsioon 2,0 korrutusteguriga PFA vooderdisele survepinget 600 psi. Lameda tihendiga tihendid, mida tavaliselt leidub suuremates tootmismahutites, tagavad peaaegu{11}}ühtse rõhu korrutamise. See erinevus tähendab, et 2,0 mm laiune vooderdus koonilises tihendusanumas 300 psi juures kogeb sama 600 psi survepinget kui 600 psi juures töötav lame tihendusanum. Nõutava vooderdise paksuse arvutavad insenerid peavad hankima tegeliku korrutusteguri anuma tootjalt, kuna üldised rõhuhinnangud ei ole usaldusväärse paksuse spetsifikatsiooni jaoks piisavad.

Pikaajaline{0}}toimivuse kontrollimise testimine

Hüdrotermiliste vooderdiste täiendavad disainitegurid

PFA vaigu kristallilisus muudab oluliselt pingete lõdvestumiskäitumist, sõltumata seina paksusest. Kõrge -kristallilisuse klasside (55% kuni 60% kristalliline fraktsioon) lõdvestumiskiirus on 35% aeglasem kui standardklassidel (45% kuni 48% kristalliline) ahela liikumist takistavate kristalsete domeenide füüsilise ristsidumise tõttu. Anumad, mis nõuavad maksimaalset survevõimet, peaksid määrama kõrge -kristallilisusega PFA, mis võimaldab seina paksust vähendada 0,3–0,4 mm võrra, et säilitada 5000{17}}tunnist pinget. Voodri termiline ajalugu mõjutab ka jõudlust. Vooderdistel, mida lõõmutatakse 200 kraadi juures 8 tundi pärast vormimist, on algne jääkpinge 22% väiksem, mis paradoksaalselt parandab pikaajalist retentsiooni, kuna polümeer saab alguse pingevabamast olekust, mis aja jooksul muutub vähem. Lõõmutamata vooderdised lõõgastuvad algul kiiremini, kuid saavutavad pärast pikemaajalist kasutamist sarnased pikaajalised väärtused.

Spetsifikatsiooni juhend hüdrotermiliste laevade operaatoritele

PFA vooderdise paksuse valimine kõrgsurvehüdrotermaalseks Enamiku hüdrotermiliste hüdrotermiliste anumate puhul, mille eesmärk on vooderdise vahetamise vahel 5000 tundi, tagab esialgne säilinud pingeeesmärk 2,5 MPa piisava varu üle 2,0 MPa lekkeläve. Esitatud relaksatsiooniandmeid kasutades vajab 220 kraadi nurga all ja lameda tihendiga anum selle eesmärgi saavutamiseks 2,2 mm vooderdust. Tehniliste kirjelduste koostamisel peaksid insenerid nõudma PFA tarnijatelt pinge leevendamise andmeid, mis on seotud anuma töötemperatuuri ja rõhuga, kuna üldised polümeeri andmelehed esitavad harva ajast sõltuvaid surveomadusi, mida on vaja hüdrotermilise kasutusea täpseks prognoosimiseks.