Магнезиев алуминиев шпинел (MgAl2O, MgO·Al2O или MA) има превъзходни механични свойства при висока температура, отлична устойчивост на пилинг и устойчивост на корозия.Това е най-типичната високотемпературна керамика в системата Al2O-MgO.Преференциалният растеж на кристалните зърна от калциев хексаалуминат (CaAl12O19, CaO·6AlO или CA6) по протежение на базалната равнина го кара да прераства в морфология на пластини или игли, което може значително да подобри здравината на материала.Калциевият диалуминат (CaAlO или CaO·2Al203, CA2) има нисък коефициент на топлинно разширение.Когато CAz се комбинира с други материали с висока точка на топене и висок коефициент на разширение, той може добре да устои на щети, причинени от термичен шок.Поради това MA-CA композитите са получили голямо внимание като нов тип високотемпературен керамичен материал във високотемпературната индустрия поради неговите всеобхватни свойства на CA6 и MA.
В тази статия MA керамика, MA-CA2-CA керамични композити и MA-CA керамични композити са получени чрез високотемпературно синтероване в твърда фаза и е изследвано влиянието на минерализаторите върху свойствата на тези керамични материали.Беше обсъден укрепващият механизъм на минерализаторите върху ефективността на керамиката и бяха получени следните резултати от изследванията:
(1) Резултатите показват, че обемната плътност и якостта на огъване на керамичните материали MA се увеличават постепенно с повишаването на температурата на синтероване.След синтероване при 1600 за 2 часа ефективността на синтероване на MA керамика беше лоша, с обемна плътност от 3,17g/cm3 и стойност на якост на огъване от 133.31MPa.С увеличаването на минерализатора Fez03, обемната плътност на керамичните материали MA се увеличава постепенно и якостта на огъване първо се увеличава и след това намалява.Когато добавеното количество беше 3wt.%, якостта на огъване достига максимум 209. 3MPa.
(2) Ефективността и фазовият състав на керамиката MA-CA6 са свързани с размера на частиците на суровините CaCO и a-AlO, чистотата на a-Al2O3, температурата на синтез и времето на задържане.Използвайки CaCO с малък размер на частиците и a-AlzO3 с висока чистота като суровини, след синтероване при 1600 ℃ и задържане в продължение на 2 часа, синтезираната керамика MA-CA6 има голяма якост на огъване.Размерът на частиците на CaCO3 играе важна роля при образуването на CA фаза и растежа и развитието на кристални зърна в керамичните материали MA-CA6.При висока температура примесът Si в a-Alz0 ще образува преходна течна фаза, което прави морфологията на CA6 зърната да се развива от тромбоцитна до равноосна.
(3) Изследван е ефектът на минерализаторите ZnO и Mg(BO2)z върху свойствата на MA-CA композитите и укрепващия механизъм.Установено е, че (Mg-Zn)AI2O4 твърд разтвор и течна фаза, съдържаща бор, образувана от минерализаторите ZnO и Mg(BO2)z, правят размера на зърната на MA по-малък и съдържанието на MA се увеличава.Тези плътни фази са покрити с микрокристални MA частици, за да образуват регионални диспергирани плътни тела, което води до трансформирането на CA6 зърна в равноосни зърна, като по този начин насърчава уплътняването на MA-CA керамичните материали и подобрява тяхната якост на огъване.
(4) Чрез използване на аналитично чист Al2O вместо a-AlzO, керамичните композити MA-CA2-CA бяха синтезирани от аналитично чисти суровини.Изследвани са ефектите на минерализаторите SnO₂ и HBO върху физико-механичните свойства, микроструктурата и фазовия състав на композитите.
Резултатите показват, че твърд разтвор и съдържаща бор преходна течна фаза се появяват в керамичния материал след добавяне на минерализатори SnO2 и H2BO;съответно, той прави фазата CA2 промяна в CA фаза и ускорява образуването на MA и CA6, като по този начин подобрява активността на синтероване на керамичния материал.Плътната фаза, образувана от излишния Ca, прави връзката между зърната MA и CA6 плътна, което подобрява механичните свойства на керамичните материали
Време на публикуване: 29 август 2023 г