به عنوان یک ماده با دمای بالا، مولایت دارای ویژگی های نقطه نرم شدن بالا تحت بار، مقاومت در برابر خزش و مقاومت شیمیایی، ضریب انبساط حرارتی کم و پایداری حرارتی خوب است. هنگامی که هیچ ماده خارجی وجود ندارد، مولایت به راحتی در مرز دانه تشکیل می شود. فاز شیشه ای بر عملکرد درجه حرارت بالا مواد تأثیر می گذارد. هنگام تشکیل ماده کامپوزیت کوراندوم-مولیت با کوراندوم، می تواند تشکیل فاز شیشه ای را کاهش دهد و خواص مکانیکی را به طور قابل توجهی بهبود بخشد. مواد کامپوزیتی کوراندوم-مولایت هم کوراندوم و هم مولایت را متمرکز می کند. از مزایای این ماده تک فاز، استحکام عالی در دمای بالا، مقاومت در برابر خزش، مقاومت در برابر شوک حرارتی و دمای استفاده بالاتر (1650 درجه)، پایداری شیمیایی آن خوب است و به راحتی با محصول سوخته واکنش نمی دهد، مخصوصا مناسب برای پخت مواد مغناطیسی نرم (فریت) و سرامیک های عایق الکترونیکی. در حال حاضر، کوره های دال فشاری با دمای بالا اغلب از مبلمان کوره کوراندوم-مولایت استفاده می کنند. در مقایسه با محصولات خارجی، آجرهای دال فشاری داخلی عمر و پایداری کمتری دارند، خوب نیست، مقاومت در برابر سایش و استحکام خمشی در حین استفاده ایده آل نیست و به راحتی در هنگام استفاده سایش و شکستگی دارد، به خصوص پایداری شوک حرارتی و خزش. ایده آل نیست، که دلایل اصلی عملکرد ضعیف صفحه فشار هستند. ساختار خواص را تعیین می کند. از آنجایی که کوراندوم، ذرات مولیت و پودر ریز در فرآیند پخت در واکنش شرکت نمی کنند، خواص و ساختار ماده کوراندوم-مولایت عمدتاً با محتوای پودر سیلیس و پودر -Al2O3 و دمای پخت تعیین می شود. تصمیم. بنابراین، مطالعه تأثیر پودر میکرونیزه و دمای پخت بر عملکرد در دمای بالا مواد کوراندوم-مولایت از اهمیت عملی برخوردار است. در حال حاضر، تحقیقات بر روی مواد کوراندوم-مولایت در داخل و خارج از کشور عمدتاً تجزیه و تحلیل تک عاملی است که مربوط به کنترل واقعی است. یک شکاف بزرگ وجود دارد. بر اساس طراحی بهینه ترکیب فاز ذرات و درجهبندی، این مقاله ریزساختار سرامیک کامپوزیت کوراندوم-مولیت را از طریق آزمایش متعامد میکروپودر سیلیس، میکروپودر آلومینا و دمای پخت تا مقاومت در دمای بالا کنترل میکند. به منظور بهبود عملکرد دمای بالا سرامیک های چند فازی.
آزمایش
1.1 مواد اولیه
اندازه متوسط ذرات میکروپودر -Al2O3 و کوراندوم سفید زیر 5μm است. میکروپودر SiO2 از Elkem، نروژ، با کسر جرمی 98.3 درصد گرفته شده است و اندازه ذرات متوسط آن 5.917μm است. ذرات مورد استفاده کوراندوم جدولی، کوراندوم سفید و مولایت مذاب الکتریکی دارای دو مشخصات اندازه ذره است: 0-1mm و 1-3mm.
1.2 تعیین عوامل تجربی
اگر تأثیر ناخالصی ها بر خواص مواد کوراندوم-مولایت نادیده گرفته شود یا تأثیر ناخالصی ها بر خواص مواد کوراندوم-مولیت یکسان در نظر گرفته شود، زیرا در طول مدت کوراندوم، ذرات مولایت و پودر ریز در واکنش شرکت نمی کنند. در فرآیند پخت، می توان در نظر گرفت که عملکرد مواد کوراندوم-مولیت عمدتاً توسط کسر جرمی پودر سیلیس و پودر -Al2O3 و دمای پخت تعیین می شود. با توجه به نتایج آزمایش قبلی و ادبیات [9]، شرایط متعامد را می توان به صورت زیر تعیین کرد: w( -Al2O3 Micropowder) به ترتیب 7 درصد، 9 درصد، 11 درصد است. w (ریزپودر SiO2) به ترتیب 3 درصد، 3.5 درصد، 4 درصد هستند. دمای پخت به ترتیب 1600، 1650، 1700 درجه است.
1.3 فرمول سرامیکی چند فاز
m (corundum): m (مولیت) در فاز اتصال تقریباً 75:25 است و کسر جرمی فاز اتصال 36 تا 38 درصد است. ترکیب نهایی مواد تشکیل دهنده حاوی Al2O3 با کسر جرمی 70 درصد تا 81 درصد و SiO2 با کسر جرمی 19 درصد -30 درصد است.
در این مطالعه، با تنظیم کسر جرمی و دمای پخت ریزپودر SiO2 و میکروپودر -Al2O3، ریزساختار سرامیکهای کامپوزیت کوراندوم-مولیت برای دستیابی به هدف بهبود مقاومت در دمای بالا سرامیکهای کامپوزیت کنترل شد. طبق نظریه کلاسیک انباشت پیوسته، آندریسن از U(Dp)=100 استفاده میکند. (Dp/Dpmax)q نشاندهنده توزیع چگالی است، که در آن U(Dp) درصد تجمعی زیر غربال (درصد)، Dpmax برابر است. حداکثر اندازه ذرات، و q شاخص فولر است. آزمایش نشان میدهد که وقتی q{7}} تجمع ذرات مدرج پیوسته در 0.33-0.50 نسبت خالی کوچکتری دارد. در این مطالعه، q=0.45، به طوری که فاز ذرات مورد استفاده ساختار بستهبندی متراکمتری دارد. در میان آنها، ترکیب 1#-9# ذرات 1-3میلی متر فاز کوراندوم است، کسر جرمی آن 47 درصد است. 0-1میلیمتر مولایت ذوب شده، کسر جرمی آن 15 درصد است.
1.4 روش تجربی
پودر مورد استفاده به عنوان فاز اتصال به طور یکنواخت با آسیاب گلوله ای مخلوط می شود و زمان اختلاط 12 ساعت است. فاز ذرات طبق فرمول طراحی شده به طور یکنواخت مخلوط می شود و مقدار مناسبی پلی وینیل الکل برای هم زدن اضافه می شود و سپس فاز اتصال اضافه می شود و پس از مخلوط شدن یکنواخت مواد تخلیه می شود. توسط یک پرس تشکیل می شود. نمونه های تشکیل شده پس از خشک شدن، به ترتیب در دمای 1600، 1650 و 1700 درجه شلیک می شوند و زمان نگهداری 4 ساعت است.
خواص فیزیکی و مکانیکی نمونه های پخته شده مطابق با استانداردهای ملی مربوطه انجام می شود. تست پایداری حرارتی از روش خنکسازی با آب استفاده میکند. نمونه 25mm×25mm×125mm به طور مستقیم برای آزمایش استفاده می شود. کوره با درجه حرارت بالا تا 1100 درجه گرم می شود و نمونه در داخل قرار می گیرد پس از افزایش مجدد دما به 1100 درجه در بازه زمانی، آن را به مدت 30 دقیقه نگه دارید و آن را خارج کرده و در آب جاری با دمای اتاق قرار دهید (حدود 20 درجه) تا به مدت 3 دقیقه سریع خنک شود و از درصد مقاومت باقیمانده نمونه برای مشخص کردن پایداری حرارتی محصول استفاده کنید. شرایط تست مقاومت خزشی به منظور حفظ دما در 1600 درجه در هوا به مدت 25 ساعت. استحکام خمشی در دمای بالا با یک نمونه 25mm×25mm×125mm آزمایش می شود و شرایط آزمایش 3 ساعت در 1400 درجه در هوا است. میکروسکوپ الکترونی روبشی S{18}} (SEM) برای مشاهده گرما استفاده می شود. مورفولوژی ریزساختار سطح شکسته نمونه قبل و بعد از ضربه.
در نتیجه
(1) میکروپودر SiO2، -Al2O3 میکرون، پایداری شوک حرارتی و خزش بیشترین تأثیر را دارند و پس از آن میکروپودر -Al2O3 و میکروپودر سیلیکون قرار دارند. بهترین شرایط آزمایش عبارتند از: w ( میکروپودر -Al2O3)=11 درصد، w (ریزپودر SiO2)=3 درصد، شلیک در دمای 1650 درجه، خواص نمونه در این شرایط عبارتند از: چگالی ظاهری 2.96 گرم بر سانتی متر مکعب، تخلخل 18.5 درصد، درصد کاهش مقاومت خمشی 30 درصد، درصد خزش 0.99 درصد.
(2) - میکروپودر Al2O3، میکروپودر SiO2 و دمای پخت تأثیر بیشتری بر وضعیت پیوند بین ذرات و ماتریس و همچنین مولیت، منافذ و باقیمانده -Al2O3 در ماتریس خواهند داشت که تأثیر بیشتری بر روی ضریب انبساط حرارتی، مدول الاستیک و هدایت حرارتی نیز تأثیر دارد که در نهایت بر مقاومت شوک حرارتی مواد تأثیر می گذارد.
(3) شکستگی مواد مولیت کوراندوم در دمای اتاق توسط فرآیند انتشار ترک کنترل می شود، در حالی که در دمای بالا توسط مکانیسم خزش کنترل می شود.
