Over aluminiumtitanaat vuurvast

Aluminiumtitanaatkeramiek

1. De invloed van additieven op de structuur en eigenschappen van aluminiumtitanaat vuurvast:

Vuurvast aluminiumtitanaat
Voordelen: hoog smeltpunt, lage uitzetting, enz.
Nadelen: lage sterkte, gemakkelijk te ontbinden, moeilijk te sinteren, enz.

De lage uitzetting van aluminiumtitanaat vuurvast is gebaseerd op microscheurtjes en te veel microscheurtjes leiden onvermijdelijk tot een lage sterkte. Om de lage uitzetting van het materiaal te behouden en toch een aanzienlijke sterkte te hebben, moeten de grootte en het aantal scheurtjes binnen een bepaald bereik worden gehouden. Hiertoe moet de intrinsieke thermische uitzettingscoëfficiënt van Al2TiO5 worden verlaagd, de anisotropie worden verminderd en de grootte van de korreldomeinen worden gecontroleerd. De introductie van additieven kan de groei van de korrelgrootte effectief remmen en de eigenschappen van aluminiumtitanaatmaterialen veranderen.

MgO is het meest gebruikte additief bij de bereiding van aluminiumtitanaat vuurvast. MgO lost op en vervangt Al2O3 in Al2TiO5 en verhoogt de roosterconstante van Al2TiO5.

Volgens de relatiecurve tussen de hoeveelheid toegevoegd MgO en de roosterconstante van Al2TiO5 is de vaste oplosbaarheidsgrens van MgO in Al2TiO5 25% (massafractie). Overtollig MgO reageert met het vervangen Al2O3 om spinel te vormen.

Magnesiumoxide en het vervangen aluminiumoxide bevinden zich op de korrelgrenzen, belemmeren de groei van Al2TiO5 korrels, verzwakken de domeinstructuur, verminderen het kraken van de korrelgrenzen, bevorderen het sinteren van het materiaal en maken synthetische materialen sterker. Voor Al2TiO5 is magnesiumoxide ook een goede stabilisator. 5% (massafractie) MgO kan Al2TiO5 een hittebehandeling van 1100 ℃ en 9 uur laten ondergaan zonder te ontleden.

Een geschikte hoeveelheid MgO kan niet alleen de thermische ontleding van aluminiumtitanaatporselein geheel of gedeeltelijk onder controle houden, maar ook de mechanische eigenschappen van het porselein verbeteren en heeft weinig effect op andere uitstekende thermische eigenschappen van het porselein. De toevoeging van magnesiumoxide zal de thermische uitzettingscoëfficiënt van het materiaal iets verhogen, maar deze is nog steeds lager dan bij andere materialen.

Fe2O3 wordt beschouwd als een van de beste additieven. Als Fe2O3 wordt gebruikt als additief, reageert het met TiO2 bij ongeveer 1100℃ om Fe2TiO5 te vormen en kan het reageren met Al2TiO5 boven 1350℃ om een vaste oplossing te vormen. De aanwezigheid van Fe2O3 kan fungeren als katalysator voor de vorming van aluminiumtitanaat, de vorming van aluminiumtitanaat versnellen en de synthesetemperatuur verlagen.

Bij de bereiding van aluminiumtitanaatkeramiek met synthetisch Al2TiO5-poeder als grondstof kan de toevoeging van ZrO2 de structuur en de prestaties van het materiaal aanzienlijk verbeteren. De toevoeging van ZrO2 kan de sterkte van aluminiumtitanaat vuurvaste materialen verhogen, terwijl het weinig effect heeft op de uitstekende thermische eigenschappen van aluminiumtitanaat.

SiO2 heeft een tweeledige rol: de ene is reageren met een deel van Al2O3 om mulliet te vormen voor versterking; de andere is een deel van A3 vervangen in aluminiumtitanaat om een vaste oplossing te vormen in de volgende vorm en vacatures te genereren, waardoor de ontleding van aluminiumtitanaat wordt geremd tijdens het afkoelen door een temperatuurbereik van 800-1300 °C, om zo het doel van stabiliseren en het verhogen van de inhoud van aluminiumtitanaat te bereiken.

2. De invloed van procescondities op de structuur en eigenschappen van aluminiumtitanaat:

Al in 1952 rapporteerden Lang et al. over de thermische ontleding van Al2TiO5. Hij wees erop dat de verbinding twee kristalvormen heeft, 1820-1860℃ hoge temperatuur type, 1300-1820℃ en kamertemperatuur-800℃ lage temperatuur type, instabiel bij 800-1300℃ en gemakkelijk ontleed in rutiel en korund.

In 1971 wezen Bayer et al. erop dat de thermische instabiliteit van Al2TiO5 niet alleen gerelateerd is aan de temperatuur, maar ook aan de korrelgrootte en zuiverheid van het materiaal. Later bestudeerden Kato, Kameyama et al. de ontledingsreactie van Al2TiO5 en concludeerden dat de reactie een nucleatie- en groeiproces is en dat de reactiesnelheid wordt beïnvloed door de volgende factoren.

Kato heeft de poeders van verschillende fijnheid, verkregen door het synthetische Al2TiO5-poeder met een kogel te malen, gedurende verschillende tijden bij 1120℃ hittebehandeld en ontdekte dat hoe fijner het poeder, hoe gemakkelijker het is om te ontleden.

Als de poeders van verschillende fijnheid echter gedurende 5 uur een warmtebehandeling bij 1310℃ ondergaan voordat thermische ontledingsexperimenten worden uitgevoerd, blijkt dat de ontledingssnelheid van verschillende poeders afneemt en hoe fijner het poeder, hoe moeilijker het is om te ontleden.

Kato schreef dit fenomeen toe aan de invloed van slijpen en warmtebehandeling op de kristalstructuur, dat wil zeggen, hoe fijner het poeder vóór de voorbehandeling, hoe meer defecten het binnenin en aan het oppervlak heeft, en de ontledingsreactie is gemakkelijk te kernen en dus intenser;

Tijdens de voorbehandeling, als gevolg van het warmtebehandelingsproces van fijne kristallen, zijn ionen gemakkelijk te herschikken om kristalgebreken te verminderen en interne spanning te verminderen, waardoor zoveel mogelijk actieve punten van ontledingsreactie worden geëlimineerd en de ontledingsreactiesnelheid op dit moment afneemt.

De mate van microscheuren in aluminiumtitanaat vuurvaste materialen is sterk afhankelijk van de korrelgrootte. Er is een kritische korrelgrootte die spontaan microscheurtjes kan vormen. Als de korrelgrootte groter is dan de kritische grootte, zullen er spontaan microscheurtjes ontstaan op de korrelgrens en de korrelgrootte is gerelateerd aan de baktemperatuur.

Als de baktemperatuur laag is, is de kritieke korrelgrootte groter en zijn er relatief minder microscheurtjes; als de baktemperatuur hoog is, is de kritieke korrelgrootte kleiner, worden de korrels groter en is de kans op microscheurtjes groter, wat resulteert in een lagere mechanische sterkte en een kleinere thermische uitzettingscoëfficiënt.

Als u vragen heeft over industriële keramische materialen, neem dan gerust contact met ons op. 0086-17702411651