Magnija alumīnija spinelim (MgAl2O, MgO·Al2Oor MA) ir izcilas augstas temperatūras mehāniskās īpašības, lieliska izturība pret lobīšanos un izturība pret koroziju. Tā ir tipiskākā augstas temperatūras keramika Al2O-MgO sistēmā. Kalcija heksaalumināta (CaAl12O19, CaO·6AlO vai CA6) kristāla graudu labvēlīgā augšana pa bazālo plakni padara tos par trombocītu vai adatas morfoloģiju, kas var ievērojami uzlabot materiāla izturību. Kalcija dialuminātam (CaAlO vai CaO·2Al203, CA2) ir zems termiskās izplešanās koeficients. Ja CAz ir savienots ar citiem materiāliem ar augstu kušanas temperatūru un augstu izplešanās koeficientu, tas var labi izturēt termiskā šoka radītos bojājumus. Tāpēc MA-CA kompozītmateriāliem ir pievērsta liela uzmanība kā jauna veida augstas temperatūras keramikas materiālam augstas temperatūras nozarē, pateicoties tā visaptverošajām CA6 un MA īpašībām.
Šajā rakstā ar augstas temperatūras cietfāzes saķepināšanu tika sagatavoti MA keramikas, MA-CA2-CA keramikas kompozītmateriāli un MA-CA keramikas kompozītmateriāli, kā arī pētīta mineralizatoru ietekme uz šo keramikas materiālu īpašībām. Tika apspriests mineralizatoru stiprināšanas mehānisms uz keramikas veiktspēju un iegūti sekojoši pētījuma rezultāti:
(1) Rezultāti parādīja, ka MA keramikas materiālu tilpuma blīvums un lieces izturība pakāpeniski palielinājās, palielinoties saķepināšanas temperatūrai. Pēc saķepināšanas 1600 temperatūrā 2 stundas MA keramikas saķepināšanas veiktspēja bija slikta, tās tilpuma blīvums bija 3,17 g/cm3 un lieces izturības vērtība 133. 31 MPa. Palielinoties mineralizatoram Fez03, MA keramikas materiālu tilpuma blīvums pakāpeniski palielinājās, un lieces izturība vispirms palielinājās un pēc tam samazinājās. Kad pievienotā summa bija 3wt. %, lieces stiprība sasniedza maksimālo 209. 3MPa.
(2) MA-CA6 keramikas veiktspēja un fāzes sastāvs ir saistīti ar CaCO un a-AlO izejvielu daļiņu izmēru, a-Al2O3 tīrību, sintēzes temperatūru un turēšanas laiku. Izmantojot maza izmēra CaCO un augstas tīrības pakāpes a-AlzO3 kā izejmateriālus, pēc saķepināšanas 1600 ℃ un turēšanas 2 stundas, sintezētajai MA-CA6 keramikai ir liela lieces izturība. CaCO3 daļiņu izmēram ir svarīga loma CA fāzes veidošanā un kristāla graudu augšanā un attīstībā MA-CA6 keramikas materiālos. Augstā temperatūrā a-Alz0 piemaisījums Si veidos pārejošu šķidru fāzi, kas liek CA6 graudu morfoloģijai attīstīties no trombocītiem uz līdzsvarotu.
(3)Pētīta mineralizatoru ZnO un Mg(BO2)z ietekme uz MA-CA kompozītu īpašībām un stiprināšanas mehānismu. Konstatēts, ka (Mg-Zn)AI2O4 cietais šķīdums un boru saturošā šķidrā fāze, ko veido mineralizatori ZnO un Mg(BO2)z, samazina MA graudu izmēru un palielina MA saturu. Šīs blīvās fāzes ir pārklātas ar mikrokristāliskām MA daļiņām, veidojot reģionālus izkliedētus blīvus ķermeņus, kas noved pie CA6 graudu pārvēršanās līdzvērtīgos graudos, tādējādi veicinot MA-CA keramikas materiālu blīvēšanu un uzlabojot tā lieces izturību.
(4) Izmantojot a-AlzO vietā analītiski tīru Al2O, MA-CA2-CA keramikas kompozītmateriāli tika sintezēti no analītiski tīrām izejvielām. Tika pētīta mineralizatoru SnO₂ un HBO ietekme uz kompozītu fizikālajām un mehāniskajām īpašībām, mikrostruktūru un fāzes sastāvu.
Rezultāti liecina, ka pēc mineralizatoru SnO2 un H2BO pievienošanas keramikas materiālā parādās ciets šķīdums un boru saturoša pārejoša šķidrā fāze; attiecīgi tas veic CA2 fāzes maiņu uz CA fāzi un paātrina MA un CA6 veidošanos, tādējādi uzlabojot keramikas materiāla saķepināšanas aktivitāti. Blīvā fāze, ko veido Ca pārpalikums, padara saikni starp MA un CA6 graudiem ciešu, kas uzlabo keramikas materiālu mehāniskās īpašības
Publicēšanas laiks: 29. augusts 2023