Mullīta un tā kompozītmateriālu ugunsizturīgo materiālu pielietojums keramikas rūpniecībā

 Krāsns mēbeles (sagger, shed plate, push plate uc) atrodas rūpnieciskajā krāsnī apdedzināšanas procesā uz apdedzināšanas sagatavēm, lai spēlētu lomu atstatumā, balstā, balstā, amortizācijā, aizsardzībā utt. Aparāts.

 Tradicionālajiem keramikas izstrādājumiem (būvkeramika, sanitārā keramika, keramika, modernā keramika), ko izmanto krāsns apdedzināšanā, slodzes apstākļu dēļ, lai izturētu apdedzināšanas temperatūru no istabas temperatūras līdz daudziem cikliem, ir jābūt labām mehāniskajām īpašībām un termiskiem. triecienizturība; jauns litija bateriju katoda materiālu enerģijas lauks, ko izmanto krāsns apdedzināšanai, papildus lieliskām mehāniskajām īpašībām un termiskā triecienizturībai, bet arī ar izcilu izturību pret korozijas īpašībām.

 Augstas veiktspējas krāsns attīstībai ir liela nozīme augstas kvalitātes produktu apdedzināšanā. Augstas tīrības pakāpes kausētais mullīts ir labākais izejmateriāls augstas kvalitātes krāsns mēbeļu pagatavošanai, jo tam ir laba termiskā triecienizturība.

 Ugunsizturīgais mullīta-korunda materiāls ir viens no mūsdienās plaši izmantotajiem krāsns mēbeļu materiāliem, kam ir laba augstas temperatūras izturība, termiskā triecienizturība un ķīmiskā stabilitāte, un tas ir īpaši piemērots ar gultņiem apdedzinātiem mīksto magnētu (ferīta) materiāliem un elektriski izolējošai keramikai.

 Chen Guihua et al. sagatavoja mullīta-korunda augstas temperatūras stumšanas plāksni ar labu termiskā triecienizturību, izmantojot M75 elektrokausētu mullītu un elektrokausētu korundu kā pildvielas un alumīnija oksīda sveķus, -Al2O3 mikropulveri un SiO₂ mikropulveri kā savienojuma matricu, un lieces stiprības saglabāšanas koeficients bija 78 % pēc diviem termiskiem triecieniem (1100 grādu ⇌ ūdens dzesēšana), un pēc 23 termiskiem triecieniem lūzums nenotika.

 Hou Xiaojing et al. sagatavotas korunda-mullīta krāsns mēbeles ar izcilu termiskā triecienizturību, izmantojot plākšņu korunda daļiņas, smalku pulveri un elektrokausētas mullīta daļiņas kā galvenos izejmateriālus, un istabas temperatūras lieces izturības saglabāšanas ātrums pēc trim termiskiem triecieniem (1100 grādu ⇌ gaisa dzesēšana) palielinājās. līdz 100%, savukārt materiālam bija augstas temperatūras lieces izturība (22,8 MPa pie 1400 grādiem).

 Shoukodi et al. konstatēja, ka cirkona ieviešana korunda-mullīta ugunsizturīgos materiālos, kas sagatavoti, izmantojot plātņu korundu un elektriski kausētu mullītu kā galvenos izejmateriālus, varētu vēl vairāk uzlabot korunda-mullīta krāsns mēbeļu izturību pret termisko triecienu un termiskā šoka izturības uzlabošanas mehānismu. šādi: saķepināšanas procesā cirkons sadalās ZrO₂ un SiO₂, no vienas puses, SiO₂ migrēja uz āru no ZrO₂ agregātiem un radīja slēgtas poras; no otras puses, gredzenveida mikroplaisas starp ZrO₂ agregātiem un apkārtējo mullīta matricu termiskās neatbilstības dēļ spēj izkliedēt termiskā šoka cikla laikā radītos spriegumus.

 Runājot par mullīta izejvielu, Zhang Yongchen et al. salīdzināja mullīta-korunda stūmējplākšņu veiktspēju, kas sagatavotas no tāda paša daudzuma mikrokristāliskā mullīta un parastā elektrokausēta mullīta, un konstatēja, ka abu veidu stūmējplākšņu spiedes izturība bija līdzīga, bet termiskās triecienizturības ziņā termisko triecienu skaits. no mikrokristāliskā mullīta izgatavoto stūmēju plākšņu triecieni bija par 20% lielāki nekā stūmējplāksnēm, kas izgatavotas no parasta elektrokausēta mullīta, kas tika attiecināts uz fakts, ka elektriski kausēta mullīta iekšējā mikrostruktūra ir labvēlīga termisko spriegumu absorbēšanai, lai uzlabotu izturību pret termiskiem triecieniem. Tas ir saistīts ar faktu, ka mikrokristāliskā mullīta iekšējā mikrostruktūra ir labvēlīga termiskā sprieguma absorbcijai, kas uzlabo termiskā trieciena pretestību.

 Kordierītam ir zems termiskās izplešanās koeficients (telpas temperatūra līdz 1000 grādiem, 2,5 × 10-⁶ grādi -¹), kas nodrošina lielisku termiskā trieciena izturību. Kordierīta termiskās izplešanās koeficients ir mazāks nekā mullītam. To termiskās izplešanās koeficientu neatbilstība ļauj viegli veidot mikroskopiskas plaisas divu fāžu saskarnē, kas veicina mullīta-kordierīta materiālu termiskā triecienizturības uzlabošanos. Nojumes plāksne kā īpaša krāsns mēbele porcelāna gabalu atbalstam, materiāls pārsvarā ir kordierīta-mullīta kompozītmateriāls. Fang Binxiang et al. M60 mullīts un kordierīts kā galvenā izejviela, dekstrīns kā saistviela, sagatavoja augstas stiprības kordierīta - mullīta nojumes plāksni, 1200 grādu augstā temperatūrā lieces izturība var sasniegt pat 17,7 MPa, jo materiāla karkass sastāv no mullīta un kordierīta agregāti, divi no mulīta, kordierīta un zema alumīnija oksīda un augsta silīcija dioksīda satura stikla fāzes, kas sastāv no "savienojuma tilta" Abas ir cieši savienotas ar "savienojošo tiltu", kas sastāv no mullīta, kordierīta un zema Al, augsta silīcija dioksīda stikla fāzēm, kas palīdz uzlabot augstas temperatūras mehāniskās īpašības. Lai gan mullīts -kordierīta ugunsizturīgajiem materiāliem ir laba veiktspēja un zems porcelāna detaļu piesārņojums, kordierītam ir zems kušanas punkts, un tā izstrādājumu maksimālā darba temperatūra parasti ir<1350℃.

 Attīstoties jauniem enerģijas transportlīdzekļiem, elektroniskām mobilajām ierīcēm un enerģijas uzglabāšanai, palielinās litija bateriju pieprasījums, un arī krāsns, ko izmanto katoda materiāla apdedzināšanai, tiek pievērsta arvien lielāka uzmanība. Pašlaik parasti izmantotie litija bateriju katoda materiāli ir LiCO₃, LiOH un LiCoO₂, kā arī citi sārmaini materiāli, kas ir sadedzināšanai ar zināmu erozijas pakāpi, kopā ar karstā un aukstā cikla sagatavošanas procesu, salīdzinot ar parasto keramikas apdedzināšanas krāsni, litija bateriju katoda materiālu apdedzināšanas krāsnī ķīmiskā stabilitāte un termiskā triecienizturība izvirzīja augstākas prasības. Mullītam ir spēcīga izturība pret Li un Co jonu koroziju, un tas ir piemērots kā izejmateriāls litija bateriju katoda materiāla apdedzināšanas krāsns mēbelēm. Zhai et al. atklāja, ka, pētot akumulatora katoda materiāla erozijas mehānismu uz mullīta sagera, Li₂O reaģē ar mullītu, veidojot LiAlSiO₄ un LiAlSi₂2O6 reakcijas produktus, kas ir saistīti ar sagera materiālu, radot mikroplaisas un termisko izplešanos un termisko triecienizturību. sagger materiāls ir augstāks nekā parastajai keramikai. Neatbilstība noved pie mikroplaisu rašanās, un tādējādi noslīdējušā virsma tiek izšļakstīta un bojāta. Tas norāda, ka vienfāzes mullīta sagera erozijas izturība nav apmierinoša. Lai uzlabotu vienfāzes mullīta sagera veiktspēju litija bateriju katoda materiāla apdedzināšanai, Shan Zhilin et al. izmantoja M70 mullītu un kordierītu kā pildvielu, lai sagatavotu mullīta-kordierīta sagera materiālu, un konstatēja, ka materiāls veido reaktīva aizsargslāņa slāni, kas erozijas procesa laikā var izturēt katoda materiāla eroziju, un tam ir laba izturība pret eroziju. Li un CO joniem.

 Jing Xie et al. pētīja LiCoO₂ erozijas mehānismu uz mullīta-kordierīta sagera, kas sintezēts no sārmu kobalta karbonāta un litija karbonāta, un norādīja, ka Li2CO₃ sadalīšanās rezultātā iegūtais LiO₂ var reaģēt ar mulītu un kordierītu, veidojot LiAlO₂, -LiAlSi44Si. Tilpuma izmaiņas, kas radās erozijas reakcijas rezultātā, un termiskās izplešanās neatbilstība starp sākotnējo fizisko fāzi un reakcijas produktiem izraisīja šķērsvirziena mikroplaisas materiāla iekšpusē un plaisāšanu uz virsmas. Tomēr, erozijas reakcijai turpinoties, mullīta un kordierīta daļiņas tiek sapludinātas ar substrātu, un iespiešanās slānis ir blīvāks nekā pirms erozijas, kas kavē tālāku LiO₂ difūziju, un sageram ir spēcīga erozijas izturība. Chen Yang et al. izmantoja elektriski kausētu mullītu un kordierītu kā galvenos izejmateriālus, lai sagatavotu kordierīta-mullīta sageri ar labu izturību pret Li₂(Ni0.8Co0.1Mn0.1)Oχ eroziju pie 8 °C. 00 grādu un atlikušo lieces izturību 3,0–4,5 MPa pēc pieciem karstuma triecieniem (1100 grādi, ūdens dzesēšana).

 Chen Ning et al. izmantoja mullītu un kordierītu kā galvenos izejmateriālus, lai sagatavotu sava veida mullīta-kordierīta krāsns mēbeles, kas īpaši piemērotas litija jonu akumulatoru katoda materiālu apdedzināšanai, telpas temperatūras lieces izturība un spiedes izturība var sasniegt attiecīgi 9,5 un 58,8 MPa, kā arī augstas temperatūras lieces. stiprība pie 1100 grādiem ir 11,4 MPa. Zhao Mengxi et al. izmantoja zemu izmaksu M60 mullītu un kordierītu kā izejmateriālu un vaska maisījumu kā saistvielu, lai ražotu mullīta-kordierīta sageri, kas piemērota litija bateriju apdedzināšanai ar karstās presēšanas iesmidzināšanas metodi. Zhao Mengxi et al. izmantoja zemu izmaksu M60 mullītu un kordierītu kā izejvielas un vaska maisījumu kā saistvielu, lai sagatavotu mullīta-kordierīta sageri litija bateriju apdedzināšanai ar karstās presēšanas iesmidzināšanas metodi.

 Mullīta-kordierīta materiālu sistēmā magnija-alumīnija spineļa vai alumīnija titanāta ieviešana var vēl vairāk uzlabot materiāla veiktspēju. Zhai et al. norādīja, ka magnija-alumīnija spinelis vismazāk reaģē ar akumulatora materiālu un tam ir labāka izturība pret litija eroziju. Tāpēc mullīta-kordierīta-magnēzija-alumīnija spineļa materiālu sistēmai ir labāka izturība pret eroziju.

Liu Pengcheng et al. sagatavoja mullīta-kordierīta-magnija-alumīnija spineļa sageri ar labām mehāniskām īpašībām, kā galveno izejvielu izmantojot M70 mulītu, kordierītu un elektrokausētu magnija-alumīnija spineli. Haisen Xu sagatavoja mullīta-kordierīta-spineļa sagera materiālu ar labu izturību pret litija kobalta eroziju un termisko šoku, in situ sintezējot kordierītu un in situ sintezējot spineli ar M70 mullītu kā pildvielu. Yingna Zhao et al. atklāja, ka alumīnija titanāta ievadīšana mullīta-kordierīta ugunsizturīgos materiālos varētu uzlabot materiālu termisko triecienizturību, un lieces izturība istabas temperatūrā pēc pieciem termiskiem triecieniem (1100 grādi, ūdens dzesēšana) sasniedza 9,4 MPa.

 Salīdzinot ar kordierītu, alumīnija titanātam ir zemāks termiskās izplešanās koeficients (1,5 × 10-⁶ grādi -¹ no istabas temperatūras līdz 1000 grādiem) un augstāka kušanas temperatūra, kas padara to par labāko augstas temperatūras izturīgo. pašreizējie zemas izplešanās materiāli. Lietojot mullītu un alumīnija oksīda titanātu kopā, var iegūt mullīta-alumīnija oksīda titanāta krāsnis ar labu termiskā triecienizturību un augstu ekspluatācijas temperatūru.Huang et al. parādīja, ka mullīts uzlabo alumīnija oksīda titanāta režģa stabilitāti, ja tas ir leģēts alumīnija oksīda titanāta matricā, kas savukārt novērš alumīnija oksīda titanāta sadalīšanos.Kim et al. atklāja, ka alumīnija oksīda titanāta stabilitāte var sasniegt pat 80%, ja alumīnija oksīda titanāta materiālā ir mullīts.

 Lai atrisinātu alumīnija oksīda titanāta kā augstas temperatūras krāsns mēbeļu materiāla zemas stiprības problēmu, Yin Hongfeng et al. sintezētas in situ mullīta-alumīnija titanāta krāsns mēbeles ar labu termisko triecienizturību un augstas temperatūras lieces izturību (1400 grādi, 11,4 MPa), izmantojot M60 mullītu, rūpniecisko alumīnija oksīdu, titāna oksīdu un Sudžou augsni kā galveno izejvielu, kas ir piemērots apdedzināšanas krāsns mēbelēm no cietiem magnētiskiem materiāliem.

 Renying et al. sintezēja in situ mullīta-alumīnija titanāta krāsns mēbeles ar ekspluatācijas temperatūru zemāku par 1400 grādiem un produkta kravnesību mazāku vai vienādu ar 8 kg, kā izejvielu izmantojot M60 mullītu, titāna dioksīdu, rūpniecisko alumīnija oksīdu un Sudžou augsni. Mullīta un alumīnija oksīda titanāta termiskās izplešanās koeficientu nesakritības dēļ materiāla iekšpusē izveidojušās mikroplaisas var palēnināt sprieguma koncentrāciju termiskā šoka vidē un samazināt materiāla elastīgās deformācijas enerģiju, kas izraisa termiskā šoka lūzumu, tādējādi uzlabojot materiāla izturību pret termisko triecienu. Mullīta-alumīnija titanāta krāsns mēbeles var daļēji aizstāt dārgākās mullīta-korunda krāsns mēbeles kā nesošo plāksni mīksto magnētisko materiālu apdedzināšanai un tajā pašā laikā zemas temperatūras sekcijā (mazāka par vai vienāda ar 1250 grādiem C) var izmantot arī, lai aizstātu mullīta - kordierīta krāsns mēbeles ikdienas lietošanai keramikai, arhitektūras keramikai, sanitārajai keramikas un tēlotājmākslas keramikas apdedzināšana.

 Silīcija karbīdam ir augsta izturība, siltumvadītspēja, nodilumizturība, izturība pret ķīmisko koroziju un citas īpašības, tāpēc silīcija karbīda krāsns mēbelēm ir lieliska termiskā triecienizturība, augsta nodilumizturība un izturība istabas temperatūrā un augstā temperatūrā. Tomēr silīcija karbīda oksidēšanās ir nozīmīgāka virs 1300 grādiem, tāpēc silīcija karbīda stumšanas plāksnes uzklāšanas temperatūra ir ierobežota.

Lai uzlabotu silīcija karbīda krāsns mēbeļu izturību pret oksidēšanu, Shi Jinxiong et al. sagatavotas silīcija karbīda-mullīta krāsns mēbeles, kā izejvielas izmantojot silīcija karbīdu, M70 saķepinātu mullītu un SiO₂ mikropulveri. Palielinot mullīta pievienošanu no 5% (w) līdz 25% (w), krāsns mēbeļu oksidācijas pretestība un termiskā triecienizturība tika uzlabota pēc kalcinēšanas 1300 grādu temperatūrā atmosfēras atmosfērā.