อิทธิพลของแร่ธาตุต่อคุณสมบัติของวัสดุเซรามิกเหล่านี้

แมกนีเซียมอลูมิเนียมสปิเนล (MgAl2O, MgO·Al2Oor MA) มีคุณสมบัติเชิงกลที่อุณหภูมิสูงที่เหนือกว่า ต้านทานการลอกได้ดีเยี่ยม และทนต่อการกัดกร่อน เป็นเซรามิกที่มีอุณหภูมิสูงโดยทั่วไปที่สุดในระบบ Al2O-MgO การเจริญเติบโตพิเศษของเม็ดผลึกแคลเซียมเฮกซะลูมิเนต (CaAl12O19, CaO·6AlO หรือ CA6) ตามแนวฐานทำให้เติบโตเป็นเกล็ดเลือดหรือสัณฐานวิทยาของเข็ม ซึ่งสามารถเพิ่มความเหนียวของวัสดุได้อย่างมาก แคลเซียมไดลูมิเนต (CaAlO หรือ CaO·2Al203, CA2) มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ เมื่อ CAz ถูกผสมกับวัสดุอื่นที่มีจุดหลอมเหลวสูงและมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวสูง จะสามารถต้านทานความเสียหายที่เกิดจากการกระแทกจากความร้อนได้เป็นอย่างดี ดังนั้น คอมโพสิต MA-CA จึงได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางในฐานะวัสดุเซรามิกอุณหภูมิสูงชนิดใหม่ในอุตสาหกรรมที่มีอุณหภูมิสูง เนื่องจากมีคุณสมบัติที่ครอบคลุมของ CA6 และ MA

ในบทความนี้ เซรามิก MA เซรามิกคอมโพสิต MA-CA2-CA และคอมโพสิตเซรามิก MA-CA ถูกเตรียมโดยการเผาผนึกเฟสของแข็งที่อุณหภูมิสูง และศึกษาอิทธิพลของแร่ธาตุที่มีต่อคุณสมบัติของวัสดุเซรามิกเหล่านี้ มีการอภิปรายถึงกลไกการเสริมความแข็งแกร่งของแร่ธาตุต่อประสิทธิภาพของเซรามิก และได้รับผลการวิจัยดังต่อไปนี้:
(1) ผลการวิจัยพบว่าความหนาแน่นรวมและความต้านทานแรงดัดงอของวัสดุเซรามิก MA เพิ่มขึ้นทีละน้อยตามอุณหภูมิการเผาผนึกที่เพิ่มขึ้น หลังจากการเผาผนึกที่ 1600 เป็นเวลา 2 ชม. ประสิทธิภาพการเผาผนึกของเซรามิก MA ไม่ดี โดยมีความหนาแน่นรวม 3.17g/cm3 และค่าความต้านทานแรงดัดงอ 133 31MPa ด้วยการเพิ่มขึ้นของแร่ Fez03 ความหนาแน่นรวมของวัสดุเซรามิก MA เพิ่มขึ้นทีละน้อย และความต้านทานแรงดัดงอเพิ่มขึ้นในช่วงแรกแล้วลดลง เมื่อปริมาณการบวกคือ 3wt % ความต้านทานแรงดัดงอถึงสูงสุด 209.3MPa

(2) ประสิทธิภาพและองค์ประกอบเฟสของเซรามิก MA-CA6 มีความสัมพันธ์กับขนาดอนุภาคของวัตถุดิบ CaCO และ a-AlO ความบริสุทธิ์ของ a-Al2O3 อุณหภูมิของการสังเคราะห์ และเวลาในการถือครอง การใช้ CaCO ขนาดอนุภาคขนาดเล็กและ a-AlzO3 ที่มีความบริสุทธิ์สูงเป็นวัตถุดิบ หลังจากการเผาผนึกที่ 1600°C และคงไว้เป็นเวลา 2 ชั่วโมง เซรามิก MA-CA6 ที่สังเคราะห์ขึ้นมีความแข็งแรงในการรับแรงดัดงอที่ดีเยี่ยม ขนาดอนุภาคของ CaCO3 มีบทบาทสำคัญในการก่อตัวของเฟส CA และการเติบโตและการพัฒนาของเม็ดผลึกในวัสดุเซรามิก MA-CA6 ที่อุณหภูมิสูง สารเจือปน Si ใน a-Alz0 จะก่อตัวเป็นสถานะของเหลวชั่วคราว ซึ่งทำให้สัณฐานวิทยาของเมล็ด CA6 พัฒนาจากเกล็ดเลือดไปสู่จุดสมดุล

(3) ศึกษาผลของแร่ธาตุ ZnO และ Mg (BO2) z ต่อคุณสมบัติของคอมโพสิต MA-CA และกลไกการเสริมกำลัง พบว่าสารละลายของแข็ง (Mg-Zn) AI2O4 และเฟสของเหลวที่มีโบรอนเกิดขึ้นจากแร่ธาตุ ZnO และ Mg (BO2) z ทำให้ขนาดเกรนของ MA เล็กลงและเนื้อหาของ MA เพิ่มขึ้น เฟสที่มีความหนาแน่นเหล่านี้ถูกเคลือบด้วยอนุภาค MA แบบคริสตัลไลน์ขนาดเล็กเพื่อสร้างวัตถุที่มีความหนาแน่นกระจายตามภูมิภาค ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนเกรน CA6 ให้เป็นเกรนที่มีเท่ากัน จึงส่งเสริมให้มีความหนาแน่นของวัสดุเซรามิก MA-CA และปรับปรุงความแข็งแรงดัดงอ

(4)โดยใช้ Al2O บริสุทธิ์เชิงวิเคราะห์แทน a-AlzO ทำให้คอมโพสิตเซรามิก MA-CA2-CA ถูกสังเคราะห์จากวัตถุดิบบริสุทธิ์เชิงวิเคราะห์ ศึกษาผลกระทบของแร่ธาตุ SnO₂ และ HBO ต่อคุณสมบัติทางกายภาพและทางกล โครงสร้างจุลภาค และองค์ประกอบเฟสของคอมโพสิต

ผลการวิจัยพบว่าสารละลายของแข็งและเฟสของเหลวชั่วคราวที่มีโบรอนปรากฏในวัสดุเซรามิกหลังจากเติมแร่ธาตุ SnO2 และ H2BO ; ตามลำดับ ทำให้เฟส CA2 เปลี่ยนเป็นเฟส CA และเร่งการก่อตัวของ MA และ CA6 ซึ่งจะช่วยปรับปรุงกิจกรรมการเผาผนึกของวัสดุเซรามิก เฟสหนาแน่นที่เกิดจาก Ca ส่วนเกินทำให้พันธะระหว่างเม็ด MA และ CA6 แน่นหนา ซึ่งช่วยปรับปรุงคุณสมบัติทางกลของวัสดุเซรามิก