Céramiques de titanate d'aluminium ont non seulement un point de fusion élevé (1860°C) et un faible coefficient de dilatation thermique (α≤2,0×10-6/K), mais ils ont également la propriété de ne pas être mouillés par de nombreux métaux non ferreux fondus tels que l'aluminium. Ils constituent donc un excellent matériau pour la fabrication de tubes de remontée pour la coulée d'aluminium.
1. Contremarche en métal
Les colonnes montantes métalliques sont principalement constituées de tubes d'acier soudés sans soudure ou de fonte grise, et les couches intérieures et extérieures sont recouvertes d'un revêtement réfractaire.
Les avantages des colonnes montantes métalliques sont de bonnes propriétés mécaniques, une bonne étanchéité à l'air, un traitement facile et un prix peu élevé.
Les inconvénients de la colonne montante métallique sont que le coefficient de dilatation thermique du métal et du revêtement est très différent, que le revêtement est facile à décoller, que la colonne montante métallique est très facile à corroder, qu'elle pollue le liquide d'alliage et que la colonne montante métallique est sérieusement déformée pendant l'utilisation, ce qui affectera le débit et la direction du liquide d'alliage.
En outre, la durée de vie de la colonne montante en fonte est courte, et le remplacement des accessoires prend du temps et affecte l'efficacité de la production.
2. Elévateur en céramique de titanate d'aluminium
La céramique de titanate d'aluminium a non seulement un point de fusion élevé (1860℃) et un faible coefficient de dilatation thermique (α≤2.0×10-6/K), mais elle présente également les caractéristiques de non-mouillage avec de nombreux métaux non ferreux fondus tels que l'aluminium. Il s'agit donc d'un excellent matériau pour la fabrication d'élévateurs pour la fonte d'aluminium. Cependant, le titanate d'aluminium se décompose facilement en α-Al2O3 et en TiO2 rutile à 750-1300℃, ce qui réduit les propriétés mécaniques et la résistance aux chocs thermiques du matériau. La recherche nationale sur les tubes de colonne montante en titanate d'aluminium se concentre principalement sur l'amélioration de leur résistance aux chocs thermiques. Par rapport aux colonnes montantes traditionnelles en fonte, les tubes ascendants en céramique ont une conductivité thermique beaucoup plus faible, de sorte qu'ils peuvent maintenir la chaleur pendant le moulage sous pression.
3. Tube ascendant en céramique de nitrure de silicium
En tant que matériau réfractaire avancé, le nitrure de silicium présente les avantages d'un faible coefficient de dilatation thermique, d'une bonne résistance aux chocs thermiques, de propriétés mécaniques élevées à haute température et d'une forte résistance à la corrosion des métaux. Le nitrure de silicium a un point de fusion de 1900℃ et un coefficient de dilatation thermique de 2,5×10-6/K, et ne mouille pas de nombreux métaux. Les tubes ascendants en nitrure de silicium pur ont une meilleure résistance aux chocs thermiques et à la température que les tubes ascendants en titanate d'aluminium, et ont une longue durée de vie, mais sont coûteux. Le tube ascendant en nitrure de silicium combiné au carbure de silicium a une durée de vie de plus de 30 jours dans des conditions normales de fonctionnement continu, et son rapport coût-efficacité est également bon.
4. Tube d'élévation en céramique Sailong
La céramique Sailong est un matériau fritté à haute température du système Si3N4-Al2O3. Elle est composée d'atomes d'Al et d'O d'Al2O3 partiellement convertis en atomes de Si et de N dans Si3N4 pour former le système Si-Al-O-N. La céramique Sailong présente les avantages suivants : bonne résistance à haute température, propriétés chimiques stables et excellentes à température ambiante et à haute température, bonne résistance à l'usure, coefficient de dilatation thermique très faible (2,4~3,2×10-6/K) et bonne résistance aux chocs thermiques.
La céramique Sailong combine les propriétés globales du nitrure de silicium (haute résistance, dureté, ténacité à la rupture et faible dilatation thermique) et de l'alumine (résistance à la corrosion, inertie chimique, aptitude aux températures élevées et résistance à l'oxydation), et possède d'excellentes propriétés thermiques et mécaniques. Selon les données disponibles, le tube ascendant en céramique Sailong produit par une entreprise britannique présente une excellente résistance aux chocs thermiques et une durée de vie pouvant atteindre 12 mois.
5. Conduite montante en matériau composite
Les colonnes montantes en matériaux composites sont principalement constituées de tuyaux métalliques tels que l'acier moulé et l'acier résistant à la chaleur comme squelette, et les surfaces intérieures et extérieures sont revêtues ou enrobées d'une certaine épaisseur de matériaux non métalliques tels que des céramiques résistantes aux hautes températures. Ils présentent les avantages d'une bonne étanchéité à l'air et de propriétés mécaniques élevées pour les conduites montantes métalliques, et d'une bonne résistance aux températures élevées et d'une stabilité chimique à haute température pour les matériaux non métalliques. Le processus de fabrication de ce type de conduites montantes est complexe et le coût est élevé.
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