L'influenza dei mineralizzatori sulle proprietà di questi materiali ceramici

Lo spinello di alluminio e magnesio (MgAl2O, MgO·Al2Oor MA) ha proprietà meccaniche superiori alle alte temperature, eccellente resistenza alla pelatura e resistenza alla corrosione. È la ceramica ad alta temperatura più tipica del sistema Al2O-MgO. La crescita preferenziale dei grani cristallini di esaalluminato di calcio (CaAl12O19, CaO·6AlO o CA6) lungo il piano basale lo fa crescere in una morfologia piastrinica o aghiforme, che può migliorare notevolmente la tenacità del materiale. Il dialluminato di calcio (CaAlO o CaO·2Al203, CA2) ha un basso coefficiente di dilatazione termica. Quando CAz è combinato con altri materiali con alto punto di fusione e alto coefficiente di espansione, può resistere bene ai danni causati dallo shock termico. Pertanto, i compositi MA-CA hanno ricevuto ampia attenzione come nuovo tipo di materiale ceramico per alte temperature nel settore delle alte temperature grazie alle sue proprietà complete di CA6 e MA.

In questo articolo, la ceramica MA, i compositi ceramici MA-CA2-CA e i compositi ceramici MA-CA sono stati preparati mediante sinterizzazione in fase solida ad alta temperatura ed è stata studiata l'influenza dei mineralizzatori sulle proprietà di questi materiali ceramici. È stato discusso il meccanismo di rafforzamento dei mineralizzatori sulle prestazioni della ceramica e sono stati ottenuti i seguenti risultati di ricerca:
(1) I risultati hanno mostrato che la densità apparente e la resistenza alla flessione dei materiali ceramici MA sono aumentate gradualmente con l'aumento della temperatura di sinterizzazione. Dopo la sinterizzazione a 1600 per 2 ore, le prestazioni di sinterizzazione della ceramica MA erano scarse, con una densità apparente di 3,17 g/cm3 e un valore di resistenza alla flessione di 133. 31MPa. Con l'aumento del mineralizzatore Fez03, la densità apparente dei materiali ceramici MA è aumentata gradualmente e la resistenza alla flessione prima è aumentata e poi è diminuita. Quando la quantità aggiunta era pari al 3wt. %, la resistenza alla flessione ha raggiunto il massimo di 209,3 MPa.

(2) Le prestazioni e la composizione della fase della ceramica MA-CA6 sono correlate alla dimensione delle particelle delle materie prime CaCO e a-AlO, alla purezza di a-Al2O3, alla temperatura di sintesi e al tempo di mantenimento. Utilizzando CaCO di piccole dimensioni e a-AlzO3 ad elevata purezza come materie prime, dopo la sinterizzazione a 1600 ℃ e il mantenimento per 2 ore, la ceramica MA-CA6 sintetizzata ha una grande resistenza alla flessione. La dimensione delle particelle di CaCO3 gioca un ruolo importante nella formazione della fase CA e nella crescita e nello sviluppo dei grani cristallini nei materiali ceramici MA-CA6. Ad alta temperatura, l'impurezza Si in a-Alz0 formerà una fase liquida transitoria, che fa evolvere la morfologia dei grani CA6 da piastrinica a equiassica.

(3) Sono stati studiati l'effetto dei mineralizzatori ZnO e Mg(BO2)z sulle proprietà dei compositi MA-CA e il meccanismo di rafforzamento. Si è scoperto che la soluzione solida di (Mg-Zn)AI2O4 e la fase liquida contenente boro formata dai mineralizzatori ZnO e Mg(BO2)z riducono la dimensione dei grani di MA e aumentano il contenuto di MA. Queste fasi dense sono rivestite con particelle MA microcristalline per formare corpi densi regionali dispersi, che portano alla trasformazione dei grani CA6 in grani equiassici, promuovendo così la densificazione dei materiali ceramici MA-CA e migliorandone la resistenza alla flessione.

(4) Utilizzando Al2O analiticamente puro invece di a-AlzO, i compositi ceramici MA-CA2-CA sono stati sintetizzati da materie prime analiticamente pure. Sono stati studiati gli effetti dei mineralizzatori SnO₂ e HBO sulle proprietà fisiche e meccaniche, sulla microstruttura e sulla composizione di fase dei compositi.

I risultati mostrano che la soluzione solida e la fase liquida transitoria contenente boro compaiono nel materiale ceramico dopo l'aggiunta dei mineralizzatori SnO2 e H2BO; rispettivamente, effettua il passaggio di fase CA2 in fase CA e accelera la formazione di MA e CA6, migliorando così l'attività di sinterizzazione del materiale ceramico. La fase densa formata dall'eccesso di Ca rende stretto il legame tra i grani MA e CA6, migliorando le proprietà meccaniche dei materiali ceramici