Введение. Актуальность исследований в области создания и применения высокоглиноземистых огнеупоров на основе бокситового шамота обусловлена их широким применением в черной металлургии, цементной промышленности [1–7]. С целью повышения термомеханических свойств, коррозионной стойкости в состав данных огнеупоров вводится карборунд - SiC [1, 5–10]. Особенностью огнеупорных материалов, содержащих SiC, является его окисление с переходом в SiO2, что как правило приводит к снижению эксплуатационных свойств. В связи с этим значительное количество научных исследований посвящено изучению процессов окисления SiC в материале, влияния SiC на физико-механические свойства, структурные и фазовые изменения огнеупоров карборундового и высокоглиноземистого составов [1, 5–22]. Целью настоящих исследований является изучение фазового состава, структуры и некоторых свойств образцов в системах Al2O3–SiO2 и Al2O3–SiO2 –SiC (15 %) на основе ВКВС композиционного состава как матричной системы керамобетонов после их термообработки в интервале температур (1000 – 1400 °С и в туннельной печи).Материалы и методы. Основные исследования были проведены на образцах, полученных на основе ВКВС бокситового шамота марки Rota-HD с содержанием 11 % высокодисперсного кварцевого стекла (ВДКС) (состав 1) и с дополнительным содержанием 15 % полидисперсного SiC с dm = 27,4 мкм (состав 2) [18–20]. ВКВС сложного состава были получены посредством введения предварительно суспендированного порошка карбида кремния в базовую ВКВС боксита. Методом шликерного литья получены отливки – образцы размером 10×10×80 мм с исходной пористостью 16–18 %. Материал исходных образцов характеризовался следующим химическим составом, %: Al2O3 – 80,82; SiO2 – 13.58; TiO2 – 2,9; Fe2O3 – 1,04; MgO – 0,79; CaO – 0,24; Na2O + K2O – 0,2; ППП – 0,43. Для состава, содержащего 15 % SiC, вышеприведенные данные по содержанию оксидов пропорционально уменьшаются. Фазовый состав исходного образца, %: корунд –72; муллит – 8; стеклофаза – 15; тиалит– 2; рутил – 1; кристобалит – 1; соединения на основе железа – 1, состав с 15 % SiC, %: корунд – 58; муллит – 8; SiC – 15; соединения на основе титана (Al2TiO5, TiO2) – 3,5;кристобалит – 1; стеклофа – 13; соединения на основе Fe (магнетит Fe2O4, гематит Fe2O3) – 1,5.Образцы подвергались обжигу в лабораторной печи в интервале температур 1000–1400 °С с итоговой выдержкой – 5 часов и в промышленной туннельной печи в ОАО “Динур” по режиму обжига динасовых изделий. Как это следует из рис. 1, в соответствии с этим режимом продолжительность пребывания образцов в области температур интенсивного окисления карбида кремния (1300–1400 °С) составляла 60 часов, часть образцов подвергали повторному обжигу, при этом общее время в области 1300 – 1400 °С – 120 часов [21].Рис. 1. Режим обжига образцов в туннельной печи:1 – интервал температур 1300 – 1400 °С – 60 часов;  2 – интервал температур 1100 – 1400 °С – 80 часовРентгенодифракционный анализ проведен на дифрактометре «Дифрей-401». Исследования структуры образцов, обожженных при различных температурах, проведены в центре высоких технологий БГТУ им В.Г. Шухова при помощи сканирующего электронного микроскопа высокого разрешения “Tescan Mira 3” (Чехия). С помощью указанного микроскопа изучались сколы образцов, обожженных при температуре 1150 °С и туннельной печи, после их испытания на прочность при изгибе [24].Рис. 2. Влияние температуры обжига в области 1000 – 1400 оС и длительной выдержки в туннельной печи (60 часов при 1300 – 1400 оС) на динамику фазовых превращений образцов на основе ВКВС композиционного состава в системе Al2O3–SiO2 (а), обозначения: 1 – корунд, 2 – муллит, 3 – стеклофаза и Al2O3–SiO2 –SiC (15 %) (б, в), обозначения: 1 – корунд; 2- муллит; 3 – SiC; 4 – стекло (аморфная фаза); 5 - кристобалит; 6 – соединения на основе титана (Al2TiO 5, TiO2)Фазовый состав и структура материалов. На рис. 2 представлено влияние температуры обжига в области 1000–1400 °С и длительной выдержки в туннельной печи (60 часов при 1300–1400 °С) на динамику фазовых превращений образцов на основе ВКВС композиционного состава в системе Al2O3–SiO2. (рис 2, а) и Al2O3–SiO2 –SiC (15 %) (рис 2, б, в) [20, 21].На основе анализа данных, представленных на рис 2 (а, б, в) по влиянию температуры обжига на фазовые превращения в исследуемых образцах, установлена следующая зависимость: содержание корунда с повышением Тобж понижается (кривая 1) в 1,3 раза с 72 при 1000 °С до 55 % после Тобж в туннельной печи для исходного состава и в 4,1 раза – с 58 при 1000 °С до 14 %  после Тобж в туннельной печи для состава с 15 % SiC. При этом количество муллита (кривая 2) при тех же условиях значительно возрастает более чем в 4 раза (до 33 %) для исходного состава и в 8 раз (до 64 %) для состава с 15 % SiC. Данный факт позволяет сделать вывод о том, что главным и определяющим процессом в изменении минерального состава материала является синтез вторичного муллита [21, 24, 26–28]. Необходимо отметить, что повышение Тобж (область 1000 – 1180 °С) сопровождается спеканием материала, что подтверждается усадкой на дилатометрической кривой, понижением открытой пористости и повышением прочности [20, 24]. Значительное влияние на спекание и микроструктуру материала оказывают содержащиеся в боксите соединения титана в виде тиалита Al2TiO5, рутила TiO2 и гематита Fe2O3 (в боксите). В образцах уже после Тобж = 1000 и 1150 °С отмечаются процессы окисления низших оксидов титана, образующиеся оксиды находятся в активной форме (эффект Хедвала) и в значительной степени входят в состав жидкой фазы, интенсифицирующей спекание и формирование структуры материала [24, 25, 28]. Наличие в составе ВДКС и свободного SiO2 в составе боксита предопределяет его кристаллизацию с переходом в кристобалит (> 1100 °С, рис 2 в, кривая 5) и далее его дальнейшее взаимодействие с высокодисперсными частицами Al2O3 с образованием вторичного муллита [24, 26–28]. Необходимо отметить, что количество кристобалита после обжига в туннельной печи для исходного образца и с 15 % SiC составляет - 4 % (рис 2 в, кривая 5).Количество стеклофазы для исходных образцов с повышением Тобж понижается до 4 % (рис. 2 а, кривая 3), большая ее часть переходит в кристобалит [24]. В образцах с 15 % SiC в связи с активным окислением SiC после обжига в туннельной печи количество стеклофазы увеличивается до 14 % (рис 2 в, кривая 4). Из данных, представленных на рис 2 (кривая 6) по изменению титансодержащих соединений установлено понижение их значений с 3,5 % после обжига при1000 °С до 2,5% при Тобж – 1200, 1400 °С и туннельной печи. Этот факт объясняется тем, что при высоких температурах в связи с окислением Ti3+ —> Ti4+твердый раствор (Al,Ti)2O3 распадается на Al2O3 и TiO2 [24, 25, 28]. Содержание оксидов железа в виде магнетита – Fe2O4 и гематита Fe2O3 в материале образцов при всех температурах обжига находятся в пределах – 1–1,5 %. Из выше изложенного следует, что исходный состав после обжига в туннельной печи в сопоставлении с Тобж 1000 °С остается корундомуллитовым, состав с 15 % SiC из корундомуллитового при тех же условиях перерождается в преимущественно муллитовый (муллит – 64, корунд – 10 %). Рис 3 Рентгенограммы образцов на основе ВКВС композиционного состава в системе Al2O3–SiO2, (а, исходный состав) и Al2O3–SiO2 –SiC (15 %) (б) после обжига при 1150 оС и туннельной печи (ТП),обозначения: к - корунд (Al2O3); м – муллит (3Al2O3·2SiO2); т – тиаллит (Al2TiO5);  кр – кристобалит (SiO2);ст – стекло (Исследования проведены совместно с к. г-м. н. Л.А. Пьянковой)На рис. 3 приведены рентгенограммы* образцов на основе ВКВС композиционного состава в системе Al2O3–SiO2, (рис. 3, а) и Al2O3–SiO2 –SiC (15 %) (рис. 3, б) после обжига при1150 °С и туннельной печи (ТП). Из рис. 3 следует, что фазовый образцов на основе ВКВС композиционного состава в системе Al2O3–SiO2, (а) и Al2O3–SiO2 –SiC (15 %) (б) представлен в основном корундом и муллитом, SiC., при этом определяется также тиалит и аморфная фаза. Сопоставление рентгенограмм исходного образца после сушки при 120 °С и обжига при температуре 1150 °С (а) показало, что находящееся в составе образца высокодисперсное кварцевое стекло (ВДКС) и свободный кремнезем частично претерпевают преобразование с переходом в кристобалит, часть SiO2 взаимодействует с Al2O2 с образованием вторичного муллита [24, 26–28]. Обжиг в туннельной печи приводит к кардинальному изменению соотношения компонентов фаз – содержание муллита значительно увеличивается, при этом количество корунда уменьшается [24, 26, 27], количество SiC в следствие его окисления значительно уменьшается (рис. 3 б) [5, 20, 21, 25].При помощи сканирующего электронного микроскопа высокого разрешения “Tescan Mira 3” (Чехия), оснащенного энергодисперсионным спектрометром "Oxford Instruments X-Max 50" (Англия), изучались сколы образцов, обожженных при температуре 1150 оС и в туннельной печи исходного состава и с добавкой 15 % SiC после их испытания на прочность при изгибе. На рис. 4 -7 приведены электронные фотографии структуры образцов с наложением карт распределения элементного состава и спектры ЭДС всей видимой области [20, 24]. На образцы нанесён токопроводящий слой (хром толщиной 5 нм).Рис. 4. Электронные снимки структуры образцов исходный состав (Al2O3–SiO2) после обжига при 1150 оС: корунд (участок № 1, 3); соединения на основе титана (участок № 2, 7, 9, 13, 14); стекло (участок № 4, 5, 11, 15), кристобалит (участок № 16); муллит (участок № 3, 10);  магнетит (участок № 8, 17)Анализ минерального состава, представленного на электронных снимках (рис. 4–7) показал, что преимущественными фазами являются корунд и муллит. Стеклофаза распределена равномерно во всем объеме образцов (рис. 4, 5). В отдельных участках определются: SiC, кристобалит, соединения на основе титана и железа. После обжига при1150 °С (рис. 4, 6) фиксируются тонкопленочные агрегатные сростки вторичного муллита с зернами корунда, что сопровождается образованием пористо – ячеистой микроструктуры (на снимках темное - поры, светлое – минералы) [24]. На (рис. 6) определяется SiC (участок 1), с повышением Тобж SiC окисляется до SiO2 с образованием кристобалита (рис. 7, участок 3). Необходимо отметить, что при Тобж (1300–1400 °С) характерен интенсивный синтез муллита и его срастание с зернами корунда в единый кристаллический сросток (рис. 5, 7). За процессом активного образования вторичного муллита, приводящего к образованию “замуллитизированной” матрицы, следует стадия спекания замуллитизированного материала, что подтверждается дилатометрическими исследованиями [24]. Длительная выдержка (при температуре 1300–1400 °С 60 часов) приводит к рекресталлизации муллита, размер кристаллов увеличивается, примерно в 10 раз – с 0,5 мкм до 6 мкм (по длине призматической формы, рис. 5, 7) [24, 28]. При определении минерально-химической природы состава образцов применяли элементный спектральный анализ, который также приведен на рис. 4–7. Рис. 5. Электронные снимки структуры образцов исходный состав (Al2O3–SiO2) после обжига втуннельной печи: корунд (участок № 1, 12); соединения на основе титана (участок № 4, 8, 11); стекло (участок № 2, 6, 7, 10, 14); муллит (участок № 3, 9, 13);  гематит (участок № 5) Рис. 6.  Электронные снимки структуры образцов в системе Al2O3–SiO2 –SiC после обжига при 1150 °С: SiC (участок № 1); корунд (участок № 4, 16); муллит (участок № 3, 5, 15, 18); кристобалит (участок № 14); соединения на основе титана (участок № 8, 10, 11, 13); стекло (участок № 2, 6, 7, 12, 17); гематит (участок № 9) Рис. 7.  Электронные снимки структуры образцов в системе Al2O3–SiO2 –SiC после обжига в туннельной печи: корунд (участок № 1); муллит (участок № 2, 9, 8, 11); соединения на основе титана (участок № 7);кристобалит (участок № 3, 4); стекло (участок № 5, 10); гематит (участок № 6)Влияние продолжительности высокотемпературной термообработки образцов на их основные характеристики. Обобщающие данные по влиянию продолжительности термообработки в интервале 1300–1400 °С на основные характеристики образцов материала с содержанием 15 % SiC приведены на рис. 8. Выбор именно этого интервала температур, характеризуемого максимальной скоростью как муллитизации, так и окисления SiC, сделан исходя из данных предшествующих исследований [19–21]. На рис. 8 приведены гистограммы, характеризующие изменения открытой пористости (Потк), кажущейся плотности (рк), роста размеров (Рост) и увеличения масс (mпр) образцов вследствие окисления, а также окисления SiC (Кок) и предела прочности на изгиб (бизг) при изменении продолжительности времени (τ) пребывания образцов в отмеченном интервале температур от 1,0 до 120 часов. При этом данные по росту, mпр и Кок при минимальном значении τ (1 час) получены на образце после его повторного нагрева в дилатометре в интервале 1300–1400 °С (скорость нагрева 300 °С в час) и охлаждения. Как было показано в работе [21] в режиме обжига печи для обжига динаса продолжительность пребывания образцов в интервале 1300–1400 °С составляет около 60 часов и 120 часов в случае двукратного обжига. При обжиге в лабораторной печи с продолжительностью изотермической выдержки 5 часов при1400 °С общая продолжительность τ в области 1300–1400 °С составила 8 часов.Из рис. 8, а, б следует, что исходные образцы (после сушки) характеризовались пористостью Потк = 17 % и кажущейся плотностью рк=2,85 г/см3. Минимальное значение Потк (2,7 %) отмечается при значении τ термообработки 8 часов. Несмотря на резкое падение пористости показатель рк понизился до 2,81 г/см3, что обусловлено не только определенной степенью муллитизации или окисления SiC, но и образованием значительного объема закрытой пористости [20]. С увеличением продолжительности процесса τ до 60 и 120 часов показатели Потк существенно увеличиваются, а рк – резко падают. При этом резкое изменение этих показателей отмечается при увеличении τ от 8 до 60 часов (рис. 8, а, б). При увеличении времени τ пребывания образцов в температурном интервале 1300 – 1400 oC с 60 до 120 часов изменение этих параметров относительно незначительны.Между рассмотренными показателями Потк и рк и аналогичными значениями роста образцов (в) и увеличения их массы (г) отмечается закономерная взаимосвязь. Так, при увеличении τ с 8 до 60 часов показатели Потк и роста (позиции 2 и 3) увеличиваются в 8,6 и 8,1 раза. Показатели же относительного изменения Потк и роста при увеличении τ с 60 до 120 часов многократно меньшие в 1,2 и 1,1 раза. Отмеченная особенность изменения рассмотренных показателей по мере увеличения τ преимущественно обусловлена кинетикой окисления SiC. Как следует из данных рис. 8, д на стадии увеличения τ от 1 до 8 часов показатель Кок существенно возрастает, достигая 40 %. При увеличении τ от 8 до 60 часов Кок увеличивается более чем в 2 раза и достигает 90 %. Последующий же рост τ до 120 часов сопровождается увеличением Кок до 97 %. Значения предела прочности образцов материала (рис. 8, е) определяются преимущественно показателями Потк и рк. Резкое падение бизг (с 120 до 80 МПа) отмечается при увеличении времени τ с 8 до 60–120 часов. Минимальным значениям бизг соответствуют максимальные значения Потк и минимальные показатели рк. а  в б     Рис 8. Гистограммы Потк (а); рк (б); роста (в); mпр (г); Кок SiС (д) и бизг (е) образцов с 15 % SiC после их термообработки в интервале температур 1300 – 1400 оС с разным τ (час): 1; 8; 60 и 120Выводы. Изучено влияние длительной термообработки на свойства образцов, полученных на основе ВКВС в системе Al2O3 – SiO2 – SiC, исследованы их показатели. Образцы, содержащие 15 % SiC после длительной термообработки (120 часов в интервале температур 1300–1400 °С) характеризуются существенным ростом (до 9 %), увеличением пористости и уменьшением прочности по сравнению с исходными образцами (без SiC). Значительный рост объема образцов обусловлен не только за счет окисления SiC, но и дополнительным муллитообразованием. Предполагается, что последовательно за процессом окисления SiC на определенном этапе термообработки протекает процесс муллитизации за счет взаимодействия новообразованного SiO2 в форме кристобалита с Al2O3 боксита. С применением комплекса методов исследований (РФА, электронной микроскопии) охарактеризованы фазовый состав и структура материалов после обжига в окислительной среде в интервале температур 1000–1400 °С и туннельной печи. Установлено, что основным процессом фазовых превращений является образование вторичного муллита. После обжига в туннельной печи в окислительной среде при нахождении в области температур1300–1400 °C в течение 60 часов исходные образцы на основе ВКВС боксита Rota – HD c 11 % кварцевого стекла характеризуются следующим фазовым составом, %: корунд – 55; муллит – 33; кристобалит-5; стекло – 4; соединения на основе титана и железа остальное, образцыс 15 % SiC, %: муллит – 64; корунд – 14; SiC – 4;стеклофаза – 14; соединений на основе титана и железа остальное.