Количественная оценка выполняется с помощью анализа Ритфельда (программа Autoquan, Seifert FPM) с использованием структурных данных о корунде, a-кварце, a-b-кристобалите и муллите. Для определения содержания аморфной фазы следует учитывать предусматриваемое внутренним стандартом добавление 9,1% кремния. Результат количественной оценки содержания кристаллических фаз в образцах А, В и С представлен на рис. 10, из которого видны значительные качественные различия между рассматриваемыми видами электрофарфора. Этот рисунок дополняет результаты качественного анализа микроструктур и подтверждает их количественно. Рис. 10. Процентное содержание кристаллических фаз (k) в образцах А, В и С
Какое же влияние оказывают различные свойства микроструктуры на физические параметры образцов А, В и С?

На образцах А, В и С дополнительно к качественному и количественному анализу определены важнейшие параметры материалов: прочность, модуль упругости, плотность, содержание Al₂O₃ и SiO₂, относительная звуковая частота и скорость прохождения ультразвука. Рис. 11. Сравнение прочности s исследовавшихся образцов фарфора
Рис. 12. Сравнение содержания SiO₂ и Al₂O₃ и скорости распространения ультразвукового сигнала (v_US) в образцах фарфора
Обобщающие данные приведены на рис. 11, 12 и 13, из которых явственно видна прямая связь между физическими свойствами исследовавшихся образцов и характеристиками микроструктуры. Количественные различия в кристаллических фазах, отражаемые в рис. 10, коррелируются со всеми параметрами, приведенными на рис. 11 – 13. Рис. 13. Сравнение некоторых физических параметров исследовавшихся образцов фарфора: D — плотность; f_k — относительная звуковая частота; Е — модуль упругости
Изготовители изоляторов и потребители этой продукции могут пользоваться этими данными для определения ориентировочных параметров материалов, а также для выбора простейших методов испытаний, позволяющих надежно оценить качество электрофарфора различных видов. К специальным современным методам оценки качества фарфора относятся ультразвуковые испытания, основанные на определении скорости прохождения ультразвукового сигнала, и методика определения относительной звуковой частоты (звуковой анализ материалов). Связь физических параметров с относительной звуковой частотой при использовании образцов одинаковой формы иллюстрируется выражением: (2) где f_k — относительная звуковая частота; E — модуль упругости; r — плотность.

Из диаграмм рис. 10 – 13 видны основные различия между веществами. С ростом прочности увеличиваются модуль упругости, плотность, скорость прохождения ультразвукового сигнала и относительная звуковая частота.

Таким образом, эти параметры являются непосредственной информацией о физических свойствах вещества и характере микроструктуры, т. е. о прочности и состоянии микроструктуры. В противоположность этому один химический анализ не дает представления о состоянии микроструктуры. Рис. 14. Кривые дифрактометрического анализа трех видов фарфора, отображающие содержание кристаллических фаз кварца, муллита и корунда
Значительно более информативным является дифрактометрический анализ оцениваемых материалов, результаты которого в виде кривых представлены на рис. 14. Здесь особое внимание следует обратить на содержание кристаллического остаточного кварца: фарфор с наименьшим содержанием кварца наиболее пригоден для изготовления высоковольтных изоляторов, испытывающих в длительной эксплуатации высокие механические нагрузки и частые смены температуры.

Обобщая приведенные данные, можно сделать следующие выводы:

• надежность высоковольтных изоляторов, находящихся в длительной эксплуатации под большими механическими нагрузками и в условиях частых колебаний температуры, определяется микроструктурой фарфора;
• в мире многие изготовители изоляторов используют фарфор различного качества. Надежная и простая классификация фарфора по качеству возможна с помощью представленных параметров и методов. Эти параметры и методы пригодны также для переработки и актуализации действующих норм и стандартов на материалы;
• существующие системы могут использоваться в повседневной практике для выполнения анализов с целью обеспечения качества;
• новый количественный фазовый анализ Ритфельда в ближайшие годы будет внедрен как стандартный метод;
• с помощью количественного и качественного анализа микроструктуры и оценки взаимосвязи ее свойств с физическими параметрами возможна надежная оценка качества материала высоковольтных изоляторов, рассчитанных на высокие механические нагрузки. Рассмотренные правила, параметры и методики являются важным информационным материалом для изготовителей и потребителей продукции из электрофарфора;
• оценка реальной микроструктуры требует большого опыта и компетенции в области керамографической подготовки образцов. Большая роль здесь принадлежит институтам Фраунгофера — IKTS в Дрездене и IWM в Фрайбурге, а также институту силикатной техники технического университета — Горной академии во Фрайбурге.