Magnesium-alumiini spinelli (MgAl2O, MgO · Al2Oor MA) on erinomaiset korkeiden lämpötilojen mekaaniset ominaisuudet, erinomainen kuoriutumiskestävyys ja korroosionkestävyys. Se on tyypillisin korkean lämpötilan keramiikka Al2O-MgO-järjestelmässä. Kalsiumheksaaluminaatin (CaAl12O19, CaO·6AlO tai CA6) kiderakeiden ensisijainen kasvu perustasoa pitkin saa ne kasvamaan verihiutale- tai neulamorfologiaan, mikä voi suuresti parantaa materiaalin sitkeyttä. Kalsiumdiluminaatilla (CaAlO tai CaO·2Al203, CA2) on alhainen lämpölaajenemiskerroin. Kun CAz yhdistetään muihin materiaaleihin, joilla on korkea sulamispiste ja korkea laajenemiskerroin, se kestää hyvin lämpöshokin aiheuttamia vaurioita. Siksi MA-CA-komposiitit ovat saaneet laajaa huomiota uudentyyppisenä korkean lämpötilan keraamisena materiaalina korkean lämpötilan teollisuudessa kattavien CA6- ja MA-ominaisuuksiensa ansiosta.
Tässä artikkelissa valmistettiin MA-keraamiset, MA-CA2-CA-keraamiset komposiitit ja MA-CA-keraamiset komposiitit korkean lämpötilan kiinteäfaasisintrauksella ja tutkittiin mineralisoijien vaikutusta näiden keraamisten materiaalien ominaisuuksiin. Keskusteltiin mineralisaattorien vahvistamismekanismista keramiikan suorituskykyyn ja saatiin seuraavat tutkimustulokset:
(1) Tulokset osoittivat, että MA-keraamisten materiaalien bulkkitiheys ja taivutuslujuus kasvoivat vähitellen sintrauslämpötilan noustessa. 1600 °C:ssa 2 tunnin sintrauksen jälkeen MA-keraamin sintrauskyky oli huono, bulkkitiheydellä 3,17 g/cm3 ja taivutuslujuusarvolla 133. 31 MPa. Mineralisoijan Fez03 kasvaessa MA-keraamimateriaalien irtotiheys kasvoi vähitellen ja taivutuslujuus ensin kasvoi ja sitten laski. Kun lisäysmäärä oli 3wt. %, taivutuslujuus saavutti maksimiarvon 209,3 MPa.
(2) MA-CA6-keramiikan suorituskyky ja faasikoostumus liittyvät CaCO- ja a-AlO-raaka-aineiden hiukkaskokoon, a-Al2O3:n puhtauteen, synteesin lämpötilaan ja säilytysaikaan. Käytettäessä pientä hiukkaskokoa CaCO:ta ja erittäin puhdasta a-AlzO3:a raaka-aineina, 1600 ℃:n lämpötilassa sintrauksen ja 2 tunnin pitämisen jälkeen syntetisoidulla MA-CA6-keraamilla on suuri taivutuslujuus. CaCO3:n hiukkaskoolla on tärkeä rooli CA-faasin muodostumisessa sekä kiderakeiden kasvussa ja kehittymisessä MA-CA6-keraamisissa materiaaleissa. Korkeassa lämpötilassa a-Alz0:ssa oleva epäpuhtaus Si muodostaa ohimenevän nestefaasin, mikä saa CA6-rakeiden morfologian kehittymään verihiutaleista tasaakselisiksi.
(3) Tutkittiin mineralisaattorien ZnO ja Mg(BO2)z vaikutusta MA-CA-komposiittien ominaisuuksiin ja vahvistusmekanismiin. On havaittu, että (Mg-Zn)AI2O4 kiinteä liuos ja booripitoinen nestefaasi, jonka muodostavat mineralisaattorit ZnO ja Mg(BO2)z, pienentävät MA:n raekokoa ja lisäävät MA:n pitoisuutta. Nämä tiheät faasit on päällystetty mikrokiteisillä MA-hiukkasilla muodostaen alueellisia hajaantuneita tiiviitä kappaleita, mikä johtaa CA6-rakeiden muuttumiseen tasaakselisiksi rakeiksi, mikä edistää keraamisten MA-CA-materiaalien tiivistymistä ja parantaa sen taivutuslujuutta.
(4) Käyttämällä a-AlzO:n sijasta analyyttisesti puhdasta Al2O:ta syntetisoitiin MA-CA2-CA keraamiset komposiitit analyyttisesti puhtaista raaka-aineista. Tutkittiin mineralisaattorien SnO₂ ja HBO vaikutuksia komposiittien fysikaalisiin ja mekaanisiin ominaisuuksiin, mikrorakenteeseen ja faasikoostumukseen.
Tulokset osoittavat, että kiinteää liuosta ja booria sisältävää ohimenevää nestefaasia ilmaantuu keraamiseen materiaaliin mineralisaattorien SnO2 ja H2BO lisäämisen jälkeen; vastaavasti se muuttaa CA2-faasin CA-vaiheeksi ja nopeuttaa MA:n ja CA6:n muodostumista, mikä parantaa keraamisen materiaalin sintrausaktiivisuutta. Ylimääräisen Ca:n muodostama tiheä faasi tiivistää MA- ja CA6-rakeiden välistä sidosta, mikä parantaa keraamisten materiaalien mekaanisia ominaisuuksia
Postitusaika: 29.8.2023