Magnezijev aluminijev spinel (MgAl2O, MgO·Al2O ali MA) ima vrhunske visokotemperaturne mehanske lastnosti, odlično odpornost na luščenje in odpornost proti koroziji.Je najbolj značilna visokotemperaturna keramika v sistemu Al2O-MgO.Prednostna rast kristalnih zrn kalcijevega heksaaluminata (CaAl12O19, CaO·6AlO ali CA6) vzdolž bazalne ravnine povzroči, da zrastejo v trombocitno ali iglično morfologijo, kar lahko močno poveča žilavost materiala.Kalcijev dialuminat (CaAlO ali CaO·2Al203, CA2) ima nizek koeficient toplotnega raztezanja.Ko je CAz spojen z drugimi materiali z visokim tališčem in visokim koeficientom raztezanja, se lahko dobro upre poškodbam, ki jih povzroči toplotni šok.Zato so kompoziti MA-CA prejeli veliko pozornosti kot nova vrsta visokotemperaturnega keramičnega materiala v visokotemperaturni industriji zaradi svojih celovitih lastnosti CA6 in MA.
V tem prispevku smo z visokotemperaturnim sintranjem v trdni fazi pripravili keramične kompozite MA, MA-CA2-CA in keramične kompozite MA-CA ter proučevali vpliv mineralizatorjev na lastnosti teh keramičnih materialov.Obravnavan je bil mehanizem krepitve mineralizatorjev na učinkovitost keramike in pridobljeni so bili naslednji rezultati raziskav:
(1) Rezultati so pokazali, da se nasipna gostota in upogibna trdnost keramičnih materialov MA postopoma povečujeta s povišanjem temperature sintranja.Po sintranju pri 1600 za 2 uri je bila učinkovitost sintranja keramike MA slaba, z nasipno gostoto 3,17 g/cm3 in vrednostjo upogibne trdnosti 133.31MPa.S povečevanjem mineralizatorja Fez03 se je nasipna gostota keramičnih materialov MA postopoma povečevala, upogibna trdnost pa je najprej naraščala, nato pa padala.Ko je bila količina dodatka 3 mas.%, upogibna trdnost je dosegla največ 209. 3MPa.
(2) Učinkovitost in fazna sestava keramike MA-CA6 sta povezana z velikostjo delcev surovin CaCO in a-AlO, čistostjo a-Al2O3, temperaturo sinteze in časom zadrževanja.Z uporabo majhnih delcev CaCO in a-AlzO3 visoke čistosti kot surovin ima sintetizirana keramika MA-CA6 veliko upogibno trdnost po sintranju pri 1600 ℃ in držanju 2 uri.Velikost delcev CaCO3 ima pomembno vlogo pri nastanku CA faze ter rasti in razvoju kristalnih zrn v keramičnih materialih MA-CA6.Pri visoki temperaturi bo nečistoča Si v a-Alz0 tvorila prehodno tekočo fazo, zaradi česar se morfologija zrn CA6 razvije od trombocitne do enakoosne.
(3) Raziskali smo vpliv mineralizatorjev ZnO in Mg(BO2)z na lastnosti kompozitov MA-CA in mehanizem utrjevanja.Ugotovljeno je bilo, da trdna raztopina (Mg-Zn)AI2O4 in tekoča faza, ki vsebuje bor, ki jo tvorita mineralizatorja ZnO in Mg(BO2)z, zmanjšata velikost zrn MA in povečata vsebnost MA.Te goste faze so prevlečene z mikrokristalnimi delci MA, da tvorijo regionalna razpršena gosta telesa, kar vodi do transformacije zrn CA6 v enakoosna zrna, s čimer spodbuja zgoščevanje keramičnih materialov MA-CA in izboljša njihovo upogibno trdnost.
(4) Z uporabo analitsko čistega Al2O namesto a-AlzO so bili iz analitsko čistih surovin sintetizirani keramični kompoziti MA-CA2-CA.Proučevali smo vpliv mineralizatorjev SnO₂ in HBO na fizikalne in mehanske lastnosti, mikrostrukturo in fazno sestavo kompozitov.
Rezultati kažejo, da se po dodatku mineralizatorjev SnO2 in H2BO v keramičnem materialu pojavi trdna raztopina in prehodna tekoča faza, ki vsebuje bor;spremeni fazo CA2 v fazo CA in pospeši tvorbo MA in CA6, s čimer se izboljša aktivnost sintranja keramičnega materiala.Gosta faza, ki jo tvori presežek Ca, naredi vez med MA in CA6 zrni tesno, kar izboljša mehanske lastnosti keramičnih materialov.
Čas objave: 29. avgusta 2023