Magnesiumaluminiumspinell (MgAl2O, MgO·Al2O eller MA) har overlegne mekaniske egenskaper ved høye temperaturer, utmerket avskallingsmotstand og korrosjonsmotstand. Det er den mest typiske høytemperaturkeramikken i Al2O-MgO-systemet. Den foretrukne veksten av kalsiumheksaluminat (CaAl12O19, CaO·6AlO eller CA6) krystallkorn langs basalplanet gjør at den vokser til plate- eller nålemorfologi, noe som kan forbedre materialets seighet betraktelig. Kalsiumdialuminat (CaAlO eller CaO·2Al203, CA2) har en lav termisk utvidelseskoeffisient. Når CAz blandes med andre materialer med høyt smeltepunkt og høy utvidelseskoeffisient, kan det godt motstå skader forårsaket av termisk sjokk. Derfor har MA-CA-kompositter fått omfattende oppmerksomhet som en ny type høytemperaturkeramisk materiale i høytemperaturindustrien på grunn av dets omfattende egenskaper til CA6 og MA.
I denne artikkelen ble MA-keramikk, MA-CA2-CA keramiske kompositter og MA-CA keramiske kompositter fremstilt ved høytemperatur fastfasesintring, og mineraliseringsmidlers innflytelse på egenskapene til disse keramiske materialene ble studert. Styrkingsmekanismen til mineraliseringsmidler på keramikkens ytelse ble diskutert, og følgende forskningsresultater ble oppnådd:
(1) Resultatene viste at bulktettheten og bøyefastheten til MA-keramiske materialer økte gradvis med økningen av sintringstemperaturen. Etter sintring ved 1600 i 2 timer var sintringsytelsen til MA-keramikk dårlig, med en bulktetthet på 3,17 g/cm3 og en bøyefasthetsverdi på 133,31 MPa. Med økningen av mineralisatoren Fez03 økte bulktettheten til MA-keramiske materialer gradvis, og bøyefastheten økte først og minket deretter. Da tilsetningsmengden var 3 vekt%, nådde bøyefastheten et maksimum på 209,3 MPa.
(2) Ytelsen og fasesammensetningen til MA-CA6-keramikk er relatert til partikkelstørrelsen til CaCO3- og a-AlO3-råmaterialene, renheten til a-Al2O3, syntesetemperaturen og holdetiden. Ved bruk av CaCO3 med liten partikkelstørrelse og a-AlzO3 med høy renhet som råmaterialer, har den syntetiserte MA-CA6-keramikk høy bøyestyrke etter sintring ved 1600 ℃ og holding i 2 timer. Partikkelstørrelsen til CaCO3 spiller en viktig rolle i dannelsen av CA-fasen og veksten og utviklingen av krystallkorn i MA-CA6-keramiske materialer. Ved høy temperatur vil urenheten Si i a-Alz0 danne en forbigående flytende fase, noe som gjør at morfologien til CA6-kornene utvikler seg fra plateformet til likeakset.
(3) Effekten av mineralisatorene ZnO og Mg(BO2)z på egenskapene til MA-CA-kompositter og forsterkningmekanismen ble undersøkt. Det ble funnet at (Mg-Zn)AI2O4 fast løsning og borholdig flytende fase dannet av mineralisatorene ZnO og Mg(BO2)z gjør kornstørrelsen til MA mindre og innholdet av MA øket. Disse tette fasene er belagt med mikrokrystallinske MA-partikler for å danne regionalt spredte tette legemer, noe som fører til transformasjonen av CA6-korn til likeaksede korn, og dermed fremmer fortettingen av MA-CA keramiske materialer og forbedrer bøyefastheten.
(4) Ved å bruke analytisk rent Al2O i stedet for a-AlzO, ble MA-CA2-CA keramiske kompositter syntetisert fra analytisk rene råmaterialer. Effektene av mineraliseringsmidlene SnO₂ og HBO på de fysiske og mekaniske egenskapene, mikrostrukturen og fasesammensetningen til komposittene ble studert.
Resultatene viser at det oppstår en fast løsning og en borholdig, forbigående flytende fase i det keramiske materialet etter tilsetning av mineraliseringsmidlene SnO2 og H2BO. Dette fører til at CA2-fasen endres til CA-fase og akselererer dannelsen av MA og CA6, noe som forbedrer sintringsaktiviteten til det keramiske materialet. Den tette fasen som dannes av overskuddet av Ca, gjør bindingen mellom MA- og CA6-kornene tettere, noe som forbedrer de mekaniske egenskapene til keramiske materialer.
Publisert: 29. august 2023