Utjecaj mineralizatora na svojstva ovih keramičkih materijala

Magnezijum aluminijum spinel (MgAl2O, MgO·Al2O ili MA) ima superiorna mehanička svojstva na visokim temperaturama, odličnu otpornost na ljuštenje i otpornost na koroziju.To je najtipičnija visokotemperaturna keramika u sistemu Al2O-MgO.Preferencijalni rast kristalnih zrnaca kalcijum heksaaluminata (CaAl12O19, CaO·6AlO ili CA6) duž bazalne ravni čini da preraste u morfologiju trombocita ili igle, što može značajno povećati žilavost materijala.Kalcijum dijaluminat (CaAlO ili CaO·2Al203, CA2) ima nizak koeficijent termičkog širenja.Kada se CAz kombinuje sa drugim materijalima sa visokom tačkom topljenja i visokim koeficijentom ekspanzije, može dobro da se odupre oštećenjima izazvanim termičkim udarom.Stoga su MA-CA kompoziti dobili veliku pažnju kao nova vrsta visokotemperaturnog keramičkog materijala u industriji visokih temperatura zbog svojih sveobuhvatnih svojstava CA6 i MA.

U ovom radu su MA keramika, MA-CA2-CA keramički kompoziti i MA-CA keramički kompoziti pripremljeni visokotemperaturnim čvrstofaznim sinterovanjem i proučavan je uticaj mineralizatora na svojstva ovih keramičkih materijala.Razgovarano je o mehanizmu jačanja mineralizatora na performanse keramike i dobijeni su sljedeći rezultati istraživanja:
(1) Rezultati su pokazali da se nasipna gustina i čvrstoća na savijanje MA keramičkih materijala postepeno povećavaju s povećanjem temperature sinteriranja.Nakon sinteriranja na 1600 u trajanju od 2h, učinak sinteriranja MA keramike bio je loš, sa zapreminskom gustinom od 3,17 g/cm3 i vrijednošću čvrstoće na savijanje od 133.31MPa.Sa povećanjem mineralizatora Fez03, nasipna gustoća MA keramičkih materijala postupno se povećavala, a čvrstoća na savijanje prvo se povećavala, a zatim smanjivala.Kada je količina dodatka bila 3 tež.%, čvrstoća na savijanje dostigla je maksimalnih 209,3MPa.

(2) Performanse i fazni sastav MA-CA6 keramike su povezani sa veličinom čestica CaCO i a-AlO sirovina, čistoćom a-Al2O3, temperaturom sinteze i vremenom držanja.Koristeći CaCO male veličine čestica i a-AlzO3 visoke čistoće kao sirovine, nakon sinterovanja na 1600℃ i držanja 2 sata, sintetizirana MA-CA6 keramika ima veliku čvrstoću na savijanje.Veličina čestica CaCO3 igra važnu ulogu u formiranju CA faze i rastu i razvoju kristalnih zrna u MA-CA6 keramičkim materijalima.Na visokoj temperaturi, nečistoća Si u a-Alz0 će formirati prolaznu tečnu fazu, zbog čega morfologija CA6 zrna evoluira od trombocita do ravnoosnih.

(3) Istražen je učinak mineralizatora ZnO i Mg(BO2)z na svojstva MA-CA kompozita i mehanizam ojačanja.Utvrđeno je da čvrsti rastvor (Mg-Zn)AI2O4 i tečna faza koja sadrži bor formirana od mineralizatora ZnO i Mg(BO2)z smanjuje veličinu zrna MA i povećava sadržaj MA.Ove guste faze su obložene mikrokristalnim MA česticama kako bi se formirala regionalna dispergirana gusta tijela, što dovodi do transformacije CA6 zrna u zrna jednakog osa, čime se promoviše zgušnjavanje MA-CA keramičkih materijala i poboljšava njegova čvrstoća na savijanje.

(4) Korištenjem analitički čistog Al2O umjesto a-AlzO, MA-CA2-CA keramički kompoziti su sintetizirani iz analitički čistih sirovina.Proučavani su efekti mineralizatora SnO₂ i HBO na fizička i mehanička svojstva, mikrostrukturu i fazni sastav kompozita.

Rezultati pokazuju da se čvrsti rastvor i prolazna tečna faza koja sadrži bor pojavljuju u keramičkom materijalu nakon dodavanja mineralizatora SnO2 i H2BO ;respektivno, dovodi do promjene CA2 faze u CA fazu i ubrzava stvaranje MA i CA6, čime se poboljšava aktivnost sinteriranja keramičkog materijala.Gusta faza formirana od viška Ca čini vezu između zrna MA i CA6 čvrstom, što poboljšava mehanička svojstva keramičkih materijala