L'espinel d'alumini de magnesi (MgAl2O, MgO·Al2Oor MA) té propietats mecàniques superiors a alta temperatura, una excel·lent resistència a la pelació i resistència a la corrosió. És la ceràmica d'alta temperatura més típica del sistema Al2O-MgO. El creixement preferent dels grans de cristall d'hexaaluminat de calci (CaAl12O19, CaO·6AlO o CA6) al llarg del pla basal fa que creixi en una morfologia de plaquetes o agulles, que pot millorar molt la duresa del material. El dialuminat de calci (CaAlO o CaO·2Al203, CA2) té un baix coeficient d'expansió tèrmica. Quan el CAz es combina amb altres materials amb un alt punt de fusió i un alt coeficient d'expansió, pot resistir bé els danys causats pel xoc tèrmic. Per tant, els compostos MA-CA han rebut una gran atenció com a nou tipus de material ceràmic d'alta temperatura a la indústria d'alta temperatura a causa de les seves propietats completes de CA6 i MA.
En aquest article, es van preparar composites ceràmics MA, MA-CA2-CA i compostos ceràmics MA-CA mitjançant sinterització en fase sòlida a alta temperatura i es va estudiar la influència dels mineralitzadors en les propietats d'aquests materials ceràmics. Es va discutir el mecanisme d'enfortiment dels mineralitzadors sobre el rendiment de la ceràmica i es van obtenir els següents resultats de recerca:
(1) Els resultats van mostrar que la densitat aparent i la resistència a la flexió dels materials ceràmics MA van augmentar gradualment amb l'augment de la temperatura de sinterització. Després de la sinterització a 1600 durant 2 h, el rendiment de sinterització de la ceràmica MA va ser pobre, amb una densitat aparent de 3, 17 g/cm3 i un valor de resistència a la flexió de 133. 31 MPa. Amb l'augment del mineralitzador Fez03, la densitat aparent dels materials ceràmics MA va augmentar gradualment i la resistència a la flexió primer va augmentar i després va disminuir. Quan la quantitat d'addició era de 3 pes. %, la resistència a la flexió va assolir el màxim 209. 3MPa.
(2) El rendiment i la composició de fase de la ceràmica MA-CA6 estan relacionats amb la mida de les partícules de les matèries primeres CaCO i a-AlO, la puresa d'a-Al2O3, la temperatura de síntesi i el temps de retenció. Utilitzant CaCO de petita mida de partícules i a-AlzO3 d'alta puresa com a matèries primeres, després de sinteritzar a 1600 ℃ i mantenir durant 2 hores, la ceràmica sintetitzada MA-CA6 té una gran resistència a la flexió. La mida de partícula de CaCO3 té un paper important en la formació de la fase CA i el creixement i desenvolupament de grans de cristall en materials ceràmics MA-CA6. A alta temperatura, la impuresa Si en a-Alz0 formarà una fase líquida transitòria, que fa que la morfologia dels grans de CA6 evolucioni de plaquetes a equiaxials.
(3) Es va investigar l'efecte dels mineralitzadors ZnO i Mg(BO2)z sobre les propietats dels compostos MA-CA i el mecanisme d'enfortiment. Es troba que la solució sòlida (Mg-Zn)AI2O4 i la fase líquida que conté bor formada pels mineralitzadors ZnO i Mg(BO2)z fan que la mida del gra de MA sigui més petita i el contingut de MA augmenta. Aquestes fases denses estan recobertes de partícules de MA microcristal·lines per formar cossos densos dispersos regionals, la qual cosa condueix a la transformació de grans de CA6 en grans equiaxials, afavorint així la densificació dels materials ceràmics MA-CA i millorant la seva resistència a la flexió.
(4) Mitjançant l'ús d'Al2O analíticament pur en comptes d'a-AlzO, es van sintetitzar compostos ceràmics MA-CA2-CA a partir de matèries primeres analíticament pures. Es van estudiar els efectes dels mineralitzadors SnO₂ i HBO sobre les propietats físiques i mecàniques, la microestructura i la composició de fase dels compostos.
Els resultats mostren que la solució sòlida i la fase líquida transitòria que conté bor apareixen al material ceràmic després d'afegir mineralitzadors SnO2 i H2BO; respectivament, fa que la fase CA2 canviï a la fase CA i accelera la formació de MA i CA6, millorant així l'activitat de sinterització del material ceràmic. La fase densa formada per l'excés de Ca fa que l'enllaç entre els grans de MA i CA6 sigui estret, la qual cosa millora les propietats mecàniques dels materials ceràmics.
Hora de publicació: 29-agost-2023