Sebagai bahan suhu tinggi, mullite memiliki karakteristik titik pelunakan tinggi di bawah beban, ketahanan mulur yang baik dan ketahanan kimia, koefisien ekspansi termal yang rendah, dan stabilitas termal yang baik. Ketika tidak ada substansi eksternal, mullit mudah terbentuk pada batas butir. Fase kaca memengaruhi kinerja material pada suhu tinggi; ketika membentuk material komposit korundum-mulit dengan korundum, dapat mengurangi pembentukan fase kaca dan secara signifikan meningkatkan sifat mekanik. Bahan komposit korundum-mullite memusatkan korundum dan mullite. Keuntungan dari bahan fase tunggal ini adalah kekuatan suhu tinggi yang sangat baik, ketahanan mulur, ketahanan kejut termal dan suhu penggunaan yang lebih tinggi (1650 derajat), stabilitas kimianya baik, dan tidak mudah bereaksi dengan produk yang terbakar, terutama Cocok untuk menembakkan bahan magnet lunak (ferit) dan keramik isolasi elektronik. Saat ini, kiln push-slab suhu tinggi sering menggunakan furnitur kiln corundum-mullite. Dibandingkan dengan produk luar negeri, batu bata push-slab dalam negeri memiliki umur dan stabilitas yang lebih rendah Tidak baik, ketahanan aus dan kekuatan lentur selama aplikasi tidak ideal, dan mudah aus dan patah saat digunakan, terutama stabilitas kejut termal dan creep. tidak ideal, yang merupakan alasan utama buruknya kinerja pelat dorong. Struktur menentukan sifat-sifat. Karena korundum, partikel mullit dan serbuk halus tidak akan ikut serta dalam reaksi selama proses pembakaran, sifat dan struktur bahan korundum-mulit terutama ditentukan oleh kandungan serbuk silika dan serbuk -Al2O3 serta suhu pembakaran. Keputusan. Oleh karena itu, signifikansi praktis untuk mempelajari pengaruh serbuk mikronisasi dan suhu pembakaran pada kinerja suhu tinggi bahan korundum-mulit. Saat ini, penelitian bahan korundum-mulit di dalam dan luar negeri sebagian besar merupakan analisis faktor tunggal, yang terkait dengan kontrol aktual. Ada celah besar. Berdasarkan desain komposisi dan gradasi fasa partikel yang optimal, makalah ini mengontrol mikrostruktur keramik komposit korundum-mulit melalui uji ortogonal serbuk mikro silika, serbuk mikro alumina dan suhu pembakaran hingga kekuatan suhu tinggi. , Untuk meningkatkan kinerja suhu tinggi dari keramik multifase.
percobaan
1.1 Bahan baku
Ukuran partikel rata-rata bubuk mikro -Al2O3 dan korundum putih di bawah 5μm; bubuk mikro SiO2 diambil dari Elkem, Norwegia, dengan fraksi massa 98,3 persen , dan ukuran partikel rata-ratanya adalah 5,917μm; partikel yang digunakan adalah tabular corundum, white corundum dan electric Melt mullite memiliki dua spesifikasi ukuran partikel: 0-1mm dan 1-3mm.
1.2 Penentuan faktor eksperimen
Jika pengaruh pengotor pada sifat bahan korundum-mulit diabaikan atau pengaruh pengotor pada sifat bahan korundum-mulit dianggap sama, karena korundum, partikel mullit dan serbuk halus tidak akan berpartisipasi dalam reaksi selama proses pembakaran, Dapat dianggap bahwa kinerja bahan korundum-mulit terutama ditentukan oleh fraksi massa bubuk silika dan bubuk -Al2O3 dan suhu pembakaran. Menurut hasil pengujian sebelumnya dan literatur [9], kondisi orthogonal dapat ditentukan sebagai: w( -Al2O3 Micropowder) berturut-turut adalah 7 persen , 9 persen , 11 persen ; w (bubuk mikro SiO2) masing-masing adalah 3 persen , 3,5 persen , 4 persen ; suhu pembakaran masing-masing adalah 1600, 1650, 1700 derajat.
1.3 Rumus keramik multifase
M (korundum): m (mulit) dalam fase pengikatan sekitar 75: 25, dan fraksi massa fase pengikatan adalah 36 persen hingga 38 persen . Komposisi bahan akhir mengandung Al2O3 dengan fraksi massa 70 persen hingga 81 persen dan SiO2 dengan fraksi massa 19 persen -30 persen .
Dalam penelitian ini, dengan menyesuaikan fraksi massa dan suhu pembakaran bubuk mikro SiO2 dan bubuk mikro -Al2O3, struktur mikro keramik komposit korundum-mulit dikontrol untuk mencapai tujuan meningkatkan kekuatan keramik komposit pada suhu tinggi. Menurut teori akumulasi kontinu klasik, Andreasen menggunakan U(Dp)=100.(Dp/Dpmax)q merepresentasikan distribusi massa jenis, di mana U(Dp) adalah persentase kumulatif di bawah saringan ( persen ), Dpmax adalah ukuran partikel maksimum, dan q adalah indeks Fuller. Pengujian menunjukkan bahwa ketika q= Akumulasi partikel bergradasi kontinu pada 0.33-0.50 memiliki rasio pori yang lebih kecil. Pada penelitian ini q=0.45, sehingga fasa partikel yang digunakan memiliki struktur packing yang lebih rapat. Diantaranya, komposisi 1#-9# partikel adalah 1-3mm Fase korundum, fraksi massanya 47 persen ; 0-1mm fusi mullite, fraksi massanya adalah 15 persen .
1.4 Metode Eksperimen
Serbuk yang digunakan sebagai fase pengikatan dicampur secara merata dengan ball mill, dan waktu pencampurannya adalah 12 jam. Fase partikel dicampur secara merata sesuai dengan formula yang dirancang, dan polivinil alkohol dalam jumlah yang sesuai ditambahkan untuk diaduk, dan kemudian fase pengikat ditambahkan, dan bahan dilepaskan setelah pencampuran merata. Itu dibentuk oleh pers. Setelah sampel yang terbentuk dikeringkan, mereka ditembakkan masing-masing pada 1600, 1650 dan 1700 derajat, dan waktu penahanan adalah 4 jam.
Sifat fisik dan mekanik dari sampel yang dipecat dilakukan sesuai dengan standar nasional yang relevan. Uji stabilitas termal mengadopsi metode pendinginan air. Sampel 25mm×25mm×125mm langsung digunakan untuk pengujian. Tungku suhu tinggi dipanaskan hingga 1100 derajat, dan sampel ditempatkan di Setelah menaikkan suhu hingga 1100 derajat lagi dalam jangka waktu tertentu, simpan selama 30 menit, keluarkan dan letakkan di air suhu kamar yang mengalir (sekitar 20 derajat ) untuk mendingin dengan cepat selama 3 menit, dan gunakan persentase kekuatan sisa sampel untuk mencirikan stabilitas termal produk. Kondisi uji ketahanan mulur Untuk menjaga suhu pada 1600 derajat di udara selama 25 jam. Kekuatan lentur suhu tinggi diuji dengan sampel 25mm × 25mm × 125mm, dan kondisi pengujian adalah 3 jam pada 1400 derajat di udara. Mikroskop elektron pemindaian (SEM) S-570 digunakan untuk mengamati panas Morfologi struktur mikro dari permukaan retakan sampel sebelum dan sesudah tumbukan.
Kesimpulannya
(1) SiO2 micropowder, -Al2O3 micron Thermal shock stability dan creep memiliki dampak terbesar, diikuti oleh -Al2O3 micropowder dan silicon micropowder; kondisi pengujian terbaik adalah: w ( -Al2O3 micropowder)=11 persen , w (SiO2 micropowder)=3 persen , pembakaran Pada suhu 1650 derajat , properti sampel dalam kondisi ini adalah: kerapatan curah 2,96g/cm3, porositas 18,5 persen, persentase kehilangan kekuatan lentur 30 persen, persentase mulur 0,99 persen.
(2) bubuk mikro -Al2O3, bubuk mikro SiO2 dan suhu pembakaran akan memiliki dampak yang lebih besar pada keadaan ikatan antara partikel dan matriks, serta mullite, pori-pori dan residu -Al2O3 dalam matriks, yang akan berdampak lebih besar pada koefisien ekspansi termal, modulus elastisitas dan konduktivitas termal juga berdampak, yang pada akhirnya mempengaruhi ketahanan kejut termal material.
(3) Perpatahan material corundum mullite pada suhu kamar dikendalikan oleh proses penjalaran retak, sedangkan pada suhu tinggi dikendalikan oleh mekanisme mulur.
