Como material de alta temperatura, la mullita tiene las características de alto punto de reblandecimiento bajo carga, buena resistencia a la fluencia y resistencia química, bajo coeficiente de expansión térmica y buena estabilidad térmica. Cuando no hay sustancia externa, la mullita se forma fácilmente en el límite de grano. La fase de vidrio afecta el rendimiento a alta temperatura del material; al formar el material compuesto de corindón-mullita con corindón, puede reducir la formación de la fase de vidrio y mejorar significativamente las propiedades mecánicas. El material compuesto de corindón-mullita concentra tanto corindón como mullita. Las ventajas de este material monofásico, tiene una excelente resistencia a altas temperaturas, resistencia a la fluencia, resistencia al choque térmico y una temperatura de uso más alta (1650 grados), su estabilidad química es buena y no es fácil reaccionar con el producto quemado, especialmente Adecuado para la cocción de materiales magnéticos blandos (ferrita) y cerámicas aislantes electrónicas. En la actualidad, los hornos de losas de empuje de alta temperatura suelen utilizar muebles de horno de corindón-mullita. En comparación con los productos extranjeros, los ladrillos de losa de empuje domésticos tienen una vida útil y estabilidad más bajas No es bueno, la resistencia al desgaste y la resistencia a la flexión durante la aplicación no son ideales, y es fácil de desgastar y fracturar durante el uso, especialmente la estabilidad del choque térmico y la fluencia son no es ideal, que son las principales razones del bajo rendimiento de la placa de empuje. La estructura determina las propiedades. Dado que el corindón, las partículas de mullita y el polvo fino no participarán en la reacción durante el proceso de cocción, las propiedades y la estructura del material de corindón-mullita están determinadas principalmente por el contenido de polvo de sílice y polvo de -Al2O3 y la temperatura de cocción. Decisión. Por lo tanto, es de importancia práctica estudiar la influencia del polvo micronizado y la temperatura de cocción en el desempeño a alta temperatura de los materiales de corindón-mullita. En la actualidad, la investigación sobre materiales de corindón-mullita en el país y en el extranjero es principalmente un análisis de factor único, que está relacionado con el control real. Hay una gran brecha. Basado en el diseño optimizado de la composición y gradación de la fase de partículas, este documento controla la microestructura de la cerámica compuesta de corindón-mullita a través de la prueba ortogonal de micropolvo de sílice, micropolvo de alúmina y temperatura de cocción para resistencia a alta temperatura. , Con el fin de mejorar el rendimiento a alta temperatura de la cerámica multifásica.
experimento
1.1 Materias primas
El tamaño de partícula promedio del micropolvo de -Al2O3 y el corindón blanco es inferior a 5 μm; el micropolvo de SiO2 se toma de Elkem, Noruega, con una fracción de masa del 98,3 por ciento, y su tamaño de partícula promedio es de 5,917 μm; las partículas utilizadas son corindón tabular, corindón blanco y eléctrico Melt mullite tiene dos especificaciones de tamaño de partícula: 0-1mm y 1-3mm.
1.2 Determinación de factores experimentales
Si se ignora la influencia de las impurezas en las propiedades de los materiales de corindón-mullita o se considera que la influencia de las impurezas en las propiedades de los materiales de corindón-mullita es la misma, ya que el corindón, las partículas de mullita y el polvo fino no participarán en la reacción durante el proceso de cocción, se puede considerar que el rendimiento del material de corindón-mullita está determinado principalmente por la fracción de masa de polvo de sílice y polvo de -Al2O3 y la temperatura de cocción. De acuerdo con los resultados de las pruebas anteriores y la literatura [9], la condición ortogonal se puede determinar como: w(-Al2O3 Micropolvo) son 7 por ciento, 9 por ciento, 11 por ciento, respectivamente; w (micropolvo de SiO2) son 3 por ciento, 3,5 por ciento, 4 por ciento, respectivamente; la temperatura de cocción es de 1600, 1650, 1700 grados, respectivamente.
1.3 Fórmula cerámica multifase
El m (corindón): m (mullita) en la fase de unión es de aproximadamente 75:25, y la fracción de masa de la fase de unión es del 36 al 38 por ciento. La composición del ingrediente final contiene Al2O3 con una fracción de masa del 70 al 81 por ciento y SiO2 con una fracción de masa del 19 por ciento -30 por ciento.
En este estudio, mediante el ajuste de la fracción de masa y la temperatura de cocción del micropolvo de SiO2 y el micropolvo de -Al2O3, se controló la microestructura de la cerámica compuesta de corindón-mullita para lograr el propósito de mejorar la resistencia a alta temperatura de la cerámica compuesta. De acuerdo con la teoría clásica de la acumulación continua, Andreasen usa U(Dp)=100.(Dp/Dpmax)q representa la distribución de densidad, donde U(Dp) es el porcentaje acumulado debajo del tamiz ( percent ), Dpmax es el tamaño máximo de partícula, y q es el índice de Fuller. La prueba muestra que cuando q= La acumulación de partículas graduadas continuas en 0.33-0.50 tiene una relación de vacíos más pequeña. En este estudio, q=0.45, por lo que la fase de partículas utilizada tiene una estructura de empaquetamiento más densa. Entre ellos, la composición de 1#-9# partículas es 1-3mm Fase de corindón, la fracción de masa es 47 por ciento; 0-1mm de mullita fundida, la fracción de masa es del 15 por ciento.
1.4 Método experimental
El polvo utilizado como fase de unión se mezcla uniformemente con un molino de bolas y el tiempo de mezcla es de 12 h. La fase de partículas se mezcla uniformemente de acuerdo con la fórmula diseñada, y se agrega una cantidad apropiada de alcohol polivinílico para agitar, y luego se agrega la fase aglutinante y el material se descarga después de mezclar uniformemente. Está formado por una prensa. Después de secar las muestras formadas, se cuecen a 1600, 1650 y 1700 grados respectivamente, y el tiempo de espera es de 4 horas.
Las propiedades físicas y mecánicas de las muestras cocidas se llevan a cabo de acuerdo con las normas nacionales pertinentes. La prueba de estabilidad térmica adopta el método de refrigeración por agua. La muestra de 25 mm × 25 mm × 125 mm se usa directamente para la prueba. El horno de alta temperatura se calienta a 1100 grados, y la muestra se coloca en Después de elevar la temperatura a 1100 grados nuevamente dentro del período de tiempo, manténgalo durante 30 minutos, sáquelo y colóquelo en agua a temperatura ambiente (alrededor de 20 grados) para enfriar rápidamente durante 3 minutos y utilizar el porcentaje de resistencia residual de la muestra para caracterizar la estabilidad térmica del producto. Condiciones de prueba de resistencia a la fluencia Para mantener la temperatura a 1600 grados en el aire durante 25 horas. La resistencia a la flexión a alta temperatura se prueba con una muestra de 25 mm × 25 mm × 125 mm, y la condición de prueba es de 3 horas a 1400 grados en el aire. El microscopio electrónico de barrido (SEM) S-570 se utiliza para observar el calor La morfología de la microestructura de la superficie fracturada de la muestra antes y después del impacto.
en conclusión
(1) micropolvo de SiO2, -Al2O3 micras La estabilidad frente al choque térmico y la fluencia tienen el mayor impacto, seguidos por el micropolvo de -Al2O3 y el micropolvo de silicio; las mejores condiciones de prueba son: w (micropolvo -Al2O3)=11 por ciento, w (micropolvo SiO2)=3 por ciento, cocción A una temperatura de 1650 grados, las propiedades de la muestra bajo esta condición son: densidad aparente 2,96 g/cm3, porosidad 18,5 por ciento, porcentaje de pérdida de resistencia a la flexión 30 por ciento, porcentaje de fluencia 0,99 por ciento.
(2) El micropolvo de -Al2O3, el micropolvo de SiO2 y la temperatura de cocción tendrán un mayor impacto en el estado de unión entre las partículas y la matriz, así como la mullita, los poros y el -Al2O3 residual en la matriz, que tendrán un mayor impacto en el coeficiente de expansión térmica, el módulo elástico y la conductividad térmica también tienen un impacto, que en última instancia afecta la resistencia al choque térmico del material.
(3) La fractura del material corindón mullita a temperatura ambiente está controlada por el proceso de propagación de grietas, mientras que a alta temperatura está controlada por el mecanismo de fluencia.
