Come materiale ad alta temperatura, la mullite ha le caratteristiche di alto punto di rammollimento sotto carico, buona resistenza allo scorrimento e resistenza chimica, basso coefficiente di dilatazione termica e buona stabilità termica. Quando non c'è sostanza esterna, la mullite è facile da formare al bordo grano. La fase vetrosa influisce sulle prestazioni ad alta temperatura del materiale; quando si forma il materiale composito corindone-mullite con corindone, può ridurre la formazione della fase vetrosa e migliorare significativamente le proprietà meccaniche. Il materiale composito corindone-mullite concentra sia corindone che mullite. I vantaggi di questo materiale monofase, ha un'eccellente resistenza alle alte temperature, resistenza allo scorrimento, resistenza agli shock termici e temperatura di utilizzo più elevata (1650 gradi), la sua stabilità chimica è buona e non è facile reagire con il prodotto bruciato, in particolare Adatto per la cottura di materiali magnetici morbidi (ferrite) e ceramiche isolanti elettroniche. Attualmente, i forni a spinta per lastre ad alta temperatura utilizzano spesso mobili per forni di corindone-mullite. Rispetto ai prodotti stranieri, i mattoni per lastre a spinta per uso domestico hanno una durata e una stabilità inferiori non ideale, che sono le ragioni principali delle scarse prestazioni della piastra di spinta. La struttura determina le proprietà. Poiché il corindone, le particelle di mullite e la polvere fine non partecipano alla reazione durante il processo di cottura, le proprietà e la struttura del materiale di corindone-mullite sono determinate principalmente dal contenuto di polvere di silice e polvere di -Al2O3 e dalla temperatura di cottura. Decisione. Pertanto, è di importanza pratica studiare l'influenza della polvere micronizzata e della temperatura di cottura sulle prestazioni ad alta temperatura dei materiali di corindone-mullite. Allo stato attuale, la ricerca sui materiali di corindone-mullite in patria e all'estero è per lo più un'analisi a fattore singolo, che è correlata al controllo effettivo. C'è un grande divario. Sulla base del design ottimizzato della composizione e della gradazione della fase delle particelle, questo documento controlla la microstruttura della ceramica composita corindone-mullite attraverso il test ortogonale della micropolvere di silice, della micropolvere di allumina e della temperatura di cottura fino alla resistenza alle alte temperature. , Al fine di migliorare le prestazioni ad alta temperatura della ceramica multifase.
sperimentare
1.1 Materie prime
La dimensione media delle particelle di micropolvere -Al2O3 e corindone bianco è inferiore a 5μm; la micropolvere di SiO2 viene prelevata da Elkem, in Norvegia, con una frazione di massa del 98,3% e la sua dimensione media delle particelle è di 5,917 μm; le particelle utilizzate sono corindone tabulare, corindone bianco ed elettrico Melt mullite ha due specifiche granulometriche: 0-1 mm e 1-3 mm.
1.2 Determinazione dei fattori sperimentali
Se l'influenza delle impurità sulle proprietà dei materiali di corindone-mullite viene ignorata o l'influenza delle impurità sulle proprietà dei materiali di corindone-mullite è considerata la stessa, poiché corindone, particelle di mullite e polvere fine non parteciperanno alla reazione durante il processo di cottura, si può considerare che le prestazioni del materiale di corindone-mullite sono determinate principalmente dalla frazione di massa della polvere di silice e della polvere di -Al2O3 e dalla temperatura di cottura. Secondo i risultati dei test precedenti e la letteratura [9], la condizione ortogonale può essere determinata come: w( -Al2O3 Micropowder) sono 7 percento , 9 percento , 11 percento , rispettivamente; w (micropolvere di SiO2) sono rispettivamente il 3 percento, il 3,5 percento e il 4 percento; la temperatura di cottura è rispettivamente di 1600, 1650, 1700 gradi.
1.3 Formula ceramica multifase
Il m (corindone): m (mullite) nella fase di legame è di circa 75: 25, e la frazione di massa della fase di legame è dal 36% al 38%. La composizione finale dell'ingrediente contiene Al2O3 con una frazione di massa dal 70 all'81 percento e SiO2 con una frazione di massa del 19 percento -30 percento .
In questo studio, regolando la frazione di massa e la temperatura di cottura della micropolvere di SiO2 e della micropolvere di -Al2O3, è stata controllata la microstruttura della ceramica composita di corindone-mullite per raggiungere lo scopo di migliorare la resistenza alle alte temperature della ceramica composita. Secondo la classica teoria dell'accumulazione continua, Andreasen utilizza U(Dp)=100.(Dp/Dpmax)q rappresenta la distribuzione della densità, dove U(Dp) è la percentuale cumulativa sotto il setaccio ( percent ), Dpmax è la dimensione massima delle particelle e q è l'indice di Fuller. Il test mostra che quando q= L'accumulo di particelle graduate continue a 0.33-0.50 ha un rapporto dei vuoti inferiore. In questo studio, q=0.45, in modo che la fase particellare utilizzata abbia una struttura di impaccamento più densa. Tra queste, la composizione di 1#-9# particelle è 1-3mm di fase di corindone, la frazione di massa è del 47% ; 0-1mm di mullite fusa, la frazione di massa è del 15 percento .
1.4 Metodo sperimentale
La polvere utilizzata come fase legante viene miscelata uniformemente con un mulino a sfere e il tempo di miscelazione è di 12 ore. La fase delle particelle viene miscelata in modo uniforme secondo la formula progettata e viene aggiunta una quantità appropriata di alcool polivinilico per mescolare, quindi viene aggiunta la fase legante e il materiale viene scaricato dopo la miscelazione uniforme. È formato da una pressa. Dopo che i campioni formati sono stati essiccati, vengono cotti rispettivamente a 1600, 1650 e 1700 gradi e il tempo di mantenimento è di 4 ore.
Le proprietà fisiche e meccaniche dei campioni cotti sono eseguite in conformità con le norme nazionali pertinenti. Il test di stabilità termica adotta il metodo di raffreddamento ad acqua. Il campione di 25 mm × 25 mm × 125 mm viene utilizzato direttamente per il test. Il forno ad alta temperatura viene riscaldato a 1100 gradi e il campione viene inserito Dopo aver aumentato nuovamente la temperatura a 1100 gradi entro il periodo di tempo, tenerlo per 30 minuti, estrarlo e metterlo in acqua corrente a temperatura ambiente (circa 20 gradi) per raffreddare rapidamente per 3 minuti e utilizzare la percentuale di forza residua del campione per caratterizzare la stabilità termica del prodotto. Condizioni del test di resistenza allo scorrimento Per mantenere la temperatura a 1600 gradi nell'aria per 25 ore. La resistenza alla flessione ad alta temperatura viene testata con un campione di 25 mm × 25 mm × 125 mm e la condizione di prova è di 3 ore a 1400 gradi nell'aria. Il microscopio elettronico a scansione S-570 (SEM) viene utilizzato per osservare la morfologia termica della microstruttura della superficie fratturata del campione prima e dopo l'impatto.
Insomma
(1) La micropolvere di SiO2, -Al2O3 micron La stabilità agli shock termici e lo scorrimento hanno l'impatto maggiore, seguite dalla micropolvere di -Al2O3 e dalla micropolvere di silicio; le migliori condizioni di test sono: w (-Al2O3 micropolvere)=11 percento, w (SiO2 micropolvere)=3 percento, cottura a una temperatura di 1650 grado, le proprietà del campione in questa condizione sono: densità apparente 2,96 g/cm3, porosità 18,5 percento, percentuale di perdita di resistenza alla flessione 30 percento, percentuale di scorrimento 0,99 percento.
(2) La micropolvere di -Al2O3, la micropolvere di SiO2 e la temperatura di cottura avranno un impatto maggiore sullo stato di legame tra le particelle e la matrice, così come la mullite, i pori e il -Al2O3 residuo nella matrice, che avrà un impatto maggiore sulla anche il coefficiente di dilatazione termica, il modulo elastico e la conducibilità termica hanno un impatto, che alla fine influisce sulla resistenza agli shock termici del materiale.
(3) La frattura del materiale di mullite di corindone a temperatura ambiente è controllata dal processo di propagazione della cricca, mentre ad alta temperatura è controllata dal meccanismo di scorrimento.
