Որոշ արդյունաբերական թափոններ օգտակար են մուլլիտի կերամիկայի արտադրության մեջ: Այս արդյունաբերական թափոնները հարուստ են որոշակի մետաղների օքսիդներով, ինչպիսիք են սիլիցիումի (SiO2) և կավահողին (Al2O3): Սա թափոններին հնարավորություն է տալիս օգտագործել որպես սկզբնական նյութ մուլլիտի կերամիկայի պատրաստման համար: Այս վերանայման փաստաթղթի նպատակն է կազմել և վերանայել մուլլիտի կերամիկայի պատրաստման տարբեր մեթոդներ, որոնք օգտագործում էին մի շարք արդյունաբերական թափոններ որպես սկզբնական նյութեր: Այս ակնարկը նկարագրում է նաև պատրաստման մեջ օգտագործվող սինթրման ջերմաստիճանները և քիմիական հավելումները և դրա ազդեցությունը: Այս աշխատանքում անդրադարձ է կատարվել նաև տարբեր արդյունաբերական թափոններից պատրաստված մուլլիտե կերամիկայի ինչպես մեխանիկական ամրության, այնպես էլ ջերմային ընդարձակման համեմատությանը:
Մուլիտը, որը սովորաբար նշվում է որպես 3Al2O3∙2SiO2, հիանալի կերամիկական նյութ է՝ շնորհիվ իր արտասովոր ֆիզիկական հատկությունների: Այն ունի բարձր հալման կետ, ջերմային ընդարձակման ցածր գործակից, բարձր ամրություն բարձր ջերմաստիճաններում և ունի ինչպես ջերմային ցնցումների, այնպես էլ սողացող դիմադրություն [1]: Այս արտասովոր ջերմային և մեխանիկական հատկությունները հնարավորություն են տալիս նյութին օգտագործել այնպիսի կիրառություններում, ինչպիսիք են հրակայուն նյութերը, վառարանների կահույքը, կատալիտիկ փոխարկիչների հիմքերը, վառարանների խողովակները և ջերմային վահանները:
Մուլիտը կարելի է գտնել միայն որպես սակավ միներալ Մուլ կղզում, Շոտլանդիա [2]։ Բնության մեջ իր հազվագյուտ գոյության պատճառով արդյունաբերության մեջ օգտագործվող բոլոր մուլիտային կերամիկաները տեխնածին են: Բազմաթիվ հետազոտություններ են կատարվել տարբեր պրեկուրսորների օգտագործմամբ մուլիտային կերամիկա պատրաստելու համար՝ սկսած արդյունաբերական/լաբորատոր աստիճանի քիմիական [3] կամ բնական ալյումինոսիլիկատային հանքանյութերից [4]: Այնուամենայնիվ, այդ ելանյութերի արժեքը թանկ է, որոնք նախապես սինթեզվում կամ արդյունահանվում են: Տարիներ շարունակ հետազոտողները փնտրում էին խնայողաբար այլընտրանքներ՝ մուլլիտի կերամիկա սինթեզելու համար: Հետևաբար, գրականության մեջ արձանագրվել են արդյունաբերական թափոններից ստացված բազմաթիվ մուլլիտի պրեկուրսորներ: Այս արդյունաբերական թափոններն ունեն օգտակար սիլիցիումի և ալյումինի բարձր պարունակություն, որոնք հիմնական քիմիական միացություններն են, որոնք անհրաժեշտ են մուլլիտի կերամիկա արտադրելու համար: Այս արդյունաբերական թափոնների օգտագործման այլ առավելություններն են էներգիայի և ծախսերի խնայողությունը, եթե թափոնները շեղվեն և վերաօգտագործվեն որպես ինժեներական նյութ: Ավելին, սա կարող է նաև օգնել նվազեցնել բնապահպանական բեռը և բարձրացնել դրա տնտեսական օգուտը:
Հետաքննելու համար, թե արդյոք մաքուր էլեկտրակերամիկական թափոնները կարող են օգտագործվել մուլլիտի կերամիկա սինթեզելու համար, համեմատվել են ալյումինի փոշիների հետ խառնված մաքուր էլեկտրակերամիկայի թափոնները և որպես հումք էլեկտրակերամիկայի մաքուր թափոնները: Հումքի բաղադրության և սինթրման ջերմաստիճանի ազդեցությունը միկրոկառուցվածքի և ֆիզիկականի վրա: Հետազոտվել են մուլլիտի կերամիկայի հատկությունները: Ֆազային կազմը և միկրոկառուցվածքը ուսումնասիրելու համար օգտագործվել են XRD և SEM:
Արդյունքները ցույց են տալիս, որ մուլլիտի պարունակությունը մեծանում է սինթրման ջերմաստիճանի բարձրացմամբ, և միևնույն ժամանակ մեծանում է զանգվածային խտությունը: Հումքը մաքուր էլեկտրակերամիկական թափոնն է, այդպիսով սինթրման ակտիվությունն ավելի մեծ է, և սինթրման գործընթացը կարող է արագացվել, և խտությունը նույնպես մեծանում է: Երբ մուլլիտը պատրաստվում է միայն էլեկտրակերամիկական թափոններով, զանգվածային խտությունը և սեղմման ուժը ամենամեծն են, ծակոտկենությունը ամենափոքրն է, և համապարփակ ֆիզիկական հատկությունները կլինեն լավագույնը:
Ելնելով էժան և էկոլոգիապես մաքուր այլընտրանքների անհրաժեշտությունից՝ բազմաթիվ հետազոտական աշխատանքներ օգտագործել են մի շարք արդյունաբերական թափոններ՝ որպես ելանյութ՝ մուլլիտե կերամիկա արտադրելու համար: Վերանայվել են մշակման մեթոդները, սինթրման ջերմաստիճանը և քիմիական հավելումները: Ավանդական երթուղու մշակման մեթոդը, որը ներառում էր մուլլիտի պրեկուրսորի խառնուրդը, սեղմումը և ռեակցիայի սինթրումը, ամենից հաճախ օգտագործվող մեթոդն էր՝ շնորհիվ իր պարզության և ծախսարդյունավետության: Չնայած այս մեթոդը կարող է արտադրել ծակոտկեն մուլլիտե կերամիկա, ստացված մուլիտ կերամիկայի ակնհայտ ծակոտկենությունը 50%-ից ցածր է մնացել: Մյուս կողմից, սառեցված ձուլումը կարող է արտադրել բարձր ծակոտկեն մուլլիտե կերամիկա՝ 67% ակնհայտ ծակոտկենությամբ, նույնիսկ 1500 °C սինթրման շատ բարձր ջերմաստիճանի դեպքում: Կատարվել է մուլլիտի արտադրության մեջ օգտագործվող սինթերման ջերմաստիճանների և տարբեր քիմիական հավելումների վերանայում: Ցանկալի է մուլլիտի արտադրության համար օգտագործել 1500 °C-ից բարձր սինթրման ջերմաստիճան՝ պայմանավորված Al2O3-ի և SiO2-ի միջև ռեակցիայի ավելի բարձր արագությամբ պրեկուրսորում: Այնուամենայնիվ, սիլիցիումի ավելցուկ պարունակությունը, որը կապված է պրեկուրսորի կեղտերի հետ, կարող է հանգեցնել նմուշի դեֆորմացման կամ հալվելու բարձր ջերմաստիճանի սինթրման ժամանակ: Ինչ վերաբերում է քիմիական հավելումներին, CaF2, H3BO3, Na2SO4, TiO2, AlF3 և MoO3-ը հաղորդվել է որպես արդյունավետ օգնություն սինթրման ջերմաստիճանի իջեցման համար, մինչդեռ V2O5, Y2O3-դոպավորված ZrO2 և 3Y-PSZ կարող են օգտագործվել մուլլիտի կերամիկայի խտացումը խթանելու համար: Դոպինգը քիմիական հավելումներով, ինչպիսիք են AlF3, Na2SO4, NaH2PO4·2H2O, V2O5 և MgO-ն նպաստել է մուլլիտի բեղերի անիզոտրոպ աճին, ինչը հետագայում մեծացրել է մուլլիտի կերամիկայի ֆիզիկական ուժն ու ամրությունը:
Հրապարակման ժամանակը՝ օգոստոսի 29-2023