Espinélio de alumínio e magnésio (MgAl2O, MgO·Al2Oor MA) possui propriedades mecânicas superiores em altas temperaturas, excelente resistência ao descascamento e resistência à corrosão. É a cerâmica de alta temperatura mais típica do sistema Al2O-MgO. O crescimento preferencial de grãos de cristal de hexaaluminato de cálcio (CaAl12O19, CaO·6AlO ou CA6) ao longo do plano basal faz com que ele cresça na morfologia de plaquetas ou agulhas, o que pode aumentar bastante a tenacidade do material. O dialuminato de cálcio (CaAlO ou CaO·2Al203, CA2) possui baixo coeficiente de expansão térmica. Quando o CAz é composto com outros materiais com alto ponto de fusão e alto coeficiente de expansão, ele pode resistir bem aos danos causados por choque térmico. Portanto, os compósitos MA-CA têm recebido ampla atenção como um novo tipo de material cerâmico de alta temperatura na indústria de alta temperatura devido às suas propriedades abrangentes de CA6 e MA.
Neste artigo, cerâmica MA, compósitos cerâmicos MA-CA2-CA e compósitos cerâmicos MA-CA foram preparados por sinterização em fase sólida em alta temperatura, e a influência dos mineralizantes nas propriedades desses materiais cerâmicos foi estudada. Foram discutidos o mecanismo de fortalecimento dos mineralizadores no desempenho da cerâmica, e obtidos os seguintes resultados de pesquisa:
(1) Os resultados mostraram que a densidade aparente e a resistência à flexão dos materiais cerâmicos MA aumentaram gradualmente com o aumento da temperatura de sinterização. Após sinterização a 1600ºC por 2h, o desempenho de sinterização da cerâmica MA foi fraco, com uma densidade aparente de 3,17g/cm3 e um valor de resistência à flexão de 133. 31MPa. Com o aumento do mineralizador Fez03, a densidade aparente dos materiais cerâmicos MA aumentou gradualmente e a resistência à flexão primeiro aumentou e depois diminuiu. Quando a quantidade de adição foi de 3% em peso. %, a resistência à flexão atingiu o máximo de 209,3 MPa.
(2) O desempenho e a composição da fase da cerâmica MA-CA6 estão relacionados ao tamanho das partículas das matérias-primas CaCO e a-AlO, à pureza do a-Al2O3, à temperatura de síntese e ao tempo de retenção. Usando CaCO de pequeno tamanho de partícula e a-AlzO3 de alta pureza como matéria-prima, após sinterização a 1600 ℃ e permanência por 2h, a cerâmica MA-CA6 sintetizada possui grande resistência à flexão. O tamanho das partículas de CaCO3 desempenha um papel importante na formação da fase CA e no crescimento e desenvolvimento de grãos cristalinos em materiais cerâmicos MA-CA6. Em alta temperatura, a impureza Si em a-Alz0 formará uma fase líquida transitória, o que faz com que a morfologia dos grãos CA6 evolua de plaquetas para equiaxiais.
(3) O efeito dos mineralizantes ZnO e Mg(BO2)z nas propriedades dos compósitos MA-CA e no mecanismo de fortalecimento foram investigados. Verifica-se que a solução sólida (Mg-Zn)AI2O4 e a fase líquida contendo boro formada pelos mineralizadores ZnO e Mg(BO2)z tornam o tamanho do grão de MA menor e o teor de MA aumentado. Essas fases densas são revestidas com partículas microcristalinas de MA para formar corpos densos dispersos regionais, o que leva à transformação dos grãos CA6 em grãos equiaxiais, promovendo assim a densificação dos materiais cerâmicos MA-CA e melhorando sua resistência à flexão.
(4) Usando Al2O analiticamente puro em vez de a-AlzO, os compósitos cerâmicos MA-CA2-CA foram sintetizados a partir de matérias-primas analiticamente puras. Foram estudados os efeitos dos mineralizantes SnO₂ e HBO nas propriedades físicas e mecânicas, microestrutura e composição de fases dos compósitos.
Os resultados mostram que a solução sólida e a fase líquida transitória contendo boro aparecem no material cerâmico após a adição dos mineralizantes SnO2 e H2BO; respectivamente, faz com que a fase CA2 mude para a fase CA e acelera a formação de MA e CA6, melhorando assim a atividade de sinterização do material cerâmico. A fase densa formada pelo excesso de Ca torna estreita a ligação entre os grãos MA e CA6, o que melhora as propriedades mecânicas dos materiais cerâmicos
Horário da postagem: 29 de agosto de 2023