تاثیر مواد معدنی بر خواص این مواد سرامیکی

اسپینل آلومینیومی منیزیم (MgAl2O، MgO·Al2Oor MA) دارای خواص مکانیکی با دمای بالا، مقاومت در برابر لایه برداری عالی و مقاومت در برابر خوردگی است. این معمولی ترین سرامیک با دمای بالا در سیستم Al2O-MgO است. رشد ترجیحی هگزا آلومینات کلسیم (CaAl12O19، CaO·6AlO یا CA6) دانه‌های کریستالی در امتداد صفحه پایه باعث می‌شود که به مورفولوژی پلاکتی یا سوزنی تبدیل شود که می‌تواند چقرمگی مواد را تا حد زیادی افزایش دهد. دی آلومینات کلسیم (CaAlO یا CaO·2Al203، CA2) دارای ضریب انبساط حرارتی پایینی است. هنگامی که CAz با مواد دیگر با نقطه ذوب بالا و ضریب انبساط بالا ترکیب می شود، به خوبی می تواند در برابر آسیب های ناشی از شوک حرارتی مقاومت کند. بنابراین، کامپوزیت های MA-CA به عنوان نوع جدیدی از مواد سرامیکی با دمای بالا در صنعت دمای بالا به دلیل خواص جامع CA6 و MA مورد توجه گسترده قرار گرفته اند.

در این مقاله، سرامیک MA، کامپوزیت سرامیکی MA-CA2-CA و کامپوزیت سرامیکی MA-CA با پخت فاز جامد در دمای بالا تهیه شد و تأثیر کانی سازها بر خواص این مواد سرامیکی بررسی شد. مکانیسم تقویت کانی سازها بر عملکرد سرامیک مورد بحث قرار گرفت و نتایج تحقیقات زیر به دست آمد:
(1) نتایج نشان داد که چگالی ظاهری و مقاومت خمشی مواد سرامیکی MA به تدریج با افزایش دمای تف جوشی افزایش یافت. پس از پخت در 1600 برای 2h، عملکرد پخت سرامیک MA ضعیف بود، با چگالی ظاهری 3. 17g/cm3 و مقدار مقاومت خمشی 133. 31 مگا پاسکال با افزایش کانی ساز Fez03، چگالی ظاهری مواد سرامیکی MA به تدریج افزایش یافت و مقاومت خمشی ابتدا افزایش و سپس کاهش یافت. وقتی مقدار اضافه 3wt بود. درصد استحکام خمشی به حداکثر 209. 3MPa رسید.

(2) عملکرد و ترکیب فاز سرامیک MA-CA6 مربوط به اندازه ذرات CaCO و مواد خام a-AlO، خلوص a-Al2O3، دمای سنتز و زمان نگهداری است. با استفاده از اندازه ذرات کوچک CaCO و خلوص بالا a-AlzO3 به عنوان مواد خام، پس از پخت در دمای 1600 درجه سانتیگراد و نگهداری به مدت 2 ساعت، سرامیک MA-CA6 سنتز شده دارای استحکام خمشی بالایی است. اندازه ذرات CaCO3 نقش مهمی در تشکیل فاز CA و رشد و توسعه دانه‌های کریستالی در مواد سرامیکی MA-CA6 دارد. در دمای بالا، ناخالصی Si در a-Alz0 یک فاز مایع گذرا را تشکیل می‌دهد، که باعث می‌شود مورفولوژی دانه‌های CA6 از پلاکت به هم محور تبدیل شود.

(3) اثر کانی سازهای ZnO و Mg(BO2)z بر خواص کامپوزیت MA-CA و مکانیسم تقویت مورد بررسی قرار گرفت. مشخص شد که محلول جامد (Mg-Zn)AI2O4 و فاز مایع حاوی بور که توسط کانی سازهای ZnO و Mg(BO2)z تشکیل شده است، اندازه دانه MA را کوچکتر کرده و محتوای MA را افزایش می دهد. این فازهای متراکم با ذرات MA میکروکریستالی پوشانده می شوند تا اجسام متراکم پراکنده منطقه ای را تشکیل دهند، که منجر به تبدیل دانه های CA6 به دانه های هم محور می شود، در نتیجه تراکم مواد سرامیکی MA-CA و بهبود استحکام خمشی آن را افزایش می دهد.

(4) با استفاده از Al2O به‌جای a-AlzO، کامپوزیت‌های سرامیکی MA-CA2-CA از مواد خام خالص تحلیلی سنتز شدند. اثرات کانی سازهای SnO2 و HBO بر خواص فیزیکی و مکانیکی، ریزساختار و ترکیب فازی کامپوزیت ها مورد مطالعه قرار گرفت.

نتایج نشان می دهد که محلول جامد و فاز مایع گذرا حاوی بور پس از افزودن کانی سازهای SnO2 و H2BO در مواد سرامیکی ظاهر می شوند. به ترتیب، فاز CA2 را به فاز CA تغییر می دهد و تشکیل MA و CA6 را تسریع می بخشد، بنابراین فعالیت تف جوشی مواد سرامیکی را بهبود می بخشد. فاز متراکم تشکیل شده توسط کلسیم اضافی، پیوند بین دانه های MA و CA6 را محکم می کند، که باعث بهبود خواص مکانیکی مواد سرامیکی می شود.