Магніева-алюмініевая шпінель (MgAl2O, MgO·Al2O або MA) мае цудоўныя механічныя ўласцівасці пры высокіх тэмпературах, выдатную ўстойлівасць да адслаення і каразійную ўстойлівасць. Гэта найбольш тыповая высокатэмпературная кераміка ў сістэме Al2O-MgO. Пераважны рост крышталічных зерняў гексаалюмінату кальцыя (CaAl12O19, CaO·6AlO або CA6) уздоўж базальнай плоскасці прымушае яго расці ў марфалогію пласцінак або іголак, што можа значна павысіць трываласць матэрыялу. Дыялюмінат кальцыя (CaAlO або CaO·2Al203, CA2)мае нізкі каэфіцыент цеплавога пашырэння. Калі CAz злучыць з іншымі матэрыяламі з высокай тэмпературай плаўлення і высокім каэфіцыентам пашырэння, ён можа добра супрацьстаяць пашкоджанням, выкліканым цеплавым ударам. Такім чынам, кампазіты MA-CA атрымалі вялікую ўвагу як новы тып высокатэмпературнага керамічнага матэрыялу ў высокатэмпературнай прамысловасці з-за яго комплексных уласцівасцей CA6 і MA.
У гэтай працы керамічныя кампазіты MA, MA-CA2-CA і керамічныя кампазіты MA-CA былі атрыманы метадам высокатэмпературнага цвёрдафазнага спякання, а таксама вывучаўся ўплыў мінералізатараў на ўласцівасці гэтых керамічных матэрыялаў. Абмяркоўваўся механізм умацавання мінералізатарамі на прадукцыйнасць керамікі і былі атрыманы наступныя вынікі даследаванняў:
(1) Вынікі паказалі, што аб'ёмная шчыльнасць і трываласць на выгіб керамічных матэрыялаў MA паступова павялічваліся з павышэннем тэмпературы спякання. Пасля спякання пры тэмпературы 1600 на працягу 2 гадзін характарыстыкі спякання керамікі MA былі дрэннымі, з аб'ёмнай шчыльнасцю 3,17 г/см3 і значэннем трываласці на выгіб 133. 31 МПа. З павелічэннем мінералізатара Fez03 аб'ёмная шчыльнасць керамічных матэрыялаў MA паступова павялічвалася, а трываласць на выгіб спачатку павялічвалася, а потым зніжалася. Калі колькасць дадання было 3 мас. %, трываласць на выгіб дасягнула максімальнага 209. 3MPa.
(2) Прадукцыйнасць і фазавы склад керамікі MA-CA6 залежаць ад памеру часціц сыравіны CaCO і a-AlO, чысціні a-Al2O3, тэмпературы сінтэзу і часу вытрымкі. Выкарыстоўваючы малы памер часціц CaCO і высокую чысціню a-AlzO3 у якасці сыравіны, пасля спякання пры 1600 ℃ і вытрымкі на працягу 2 гадзін сінтэзаваная кераміка MA-CA6 мае вялікую трываласць на выгіб. Памер часціц CaCO3 гуляе важную ролю ў фарміраванні фазы CA і росце і развіцці крышталічных зерняў у керамічных матэрыялах MA-CA6. Пры высокай тэмпературы прымешка Si ў a-Alz0 будзе ўтвараць мінучую вадкую фазу, у выніку чаго марфалогія зерняў CA6 змяняецца ад пласцінкавай да раўнавосевай.
(3) Даследаваны ўплыў мінералізатараў ZnO і Mg(BO2)z на ўласцівасці кампазітаў MA-CA і механізм умацавання. Устаноўлена, што цвёрды раствор (Mg-Zn)AI2O4 і борзмяшчальная вадкая фаза, утвораная мінералізатарамі ZnO і Mg(BO2)z, памяншаюць памер зерня МА і павялічваюць утрыманне МА. Гэтыя шчыльныя фазы пакрытыя мікракрышталічнымі часціцамі MA, утвараючы рэгіянальныя дысперсныя шчыльныя целы, што прыводзіць да пераўтварэння зерняў CA6 у раўнавосевыя зерні, што спрыяе ўшчыльненню керамічных матэрыялаў MA-CA і павышэнню трываласці на выгіб.
(4) Пры выкарыстанні аналітычна чыстага Al2O замест a-AlzO керамічныя кампазіты MA-CA2-CA былі сінтэзаваны з аналітычна чыстай сыравіны. Даследаваны ўплыў мінералізатараў SnO₂ і ГБО на фізіка-механічныя ўласцівасці, мікраструктуру і фазавы склад кампазітаў.
Вынікі паказваюць, што цвёрды раствор і борзмяшчальная пераходная вадкая фаза з'яўляюцца ў керамічным матэрыяле пасля дадання мінералізатараў SnO2 і H2BO; адпаведна, ён змяняе фазу CA2 на фазу CA і паскарае адукацыю MA і CA6, тым самым паляпшаючы актыўнасць спекання керамічнага матэрыялу. Шчыльная фаза, утвораная лішкам Ca, робіць сувязь паміж зернямі MA і CA6 цеснай, што паляпшае механічныя ўласцівасці керамічных матэрыялаў
Час публікацыі: 29 жніўня 2023 г