О титанате алюминия огнеупорном

Керамика из титаната алюминия

1. Влияние добавок на структуру и свойства титаната алюминия огнеупорного:

Титанат алюминия огнеупорный
Преимущества: высокая температура плавления, низкое расширение и т.д.
Недостатки: низкая прочность, легко разлагается, трудно спекается и т.д.

Низкое расширение титаната алюминия основано на микротрещинах, а чрезмерное количество микротрещин неизбежно приведет к низкой прочности. Чтобы сохранить низкое расширение материала при значительной прочности, необходимо контролировать размер и количество трещин в определенном диапазоне. Для этого необходимо уменьшить собственный коэффициент теплового расширения Al2TiO5, снизить его анизотропию и контролировать размер зерен. Введение добавок может эффективно подавлять рост размера частиц и изменять свойства материалов из титаната алюминия.

MgO является наиболее часто используемой добавкой при приготовлении титаната алюминия. MgO растворяет и замещает Al2O3 в Al2TiO5, а также увеличивает постоянную решетки Al2TiO5.

Согласно кривой зависимости между количеством добавленного MgO и постоянной решетки Al2TiO5, предел твердой растворимости MgO в Al2TiO5 составляет 25% (массовая доля). Избыток MgO вступает в реакцию с замещенным Al2O3 с образованием шпинели.

Он и замещенный оксид алюминия существуют на границах зерен, препятствуя росту зерен Al2TiO5, ослабляя доменную структуру, уменьшая растрескивание границ зерен, способствуя спеканию материала и облегчая упрочнение синтетических материалов. Для Al2TiO5 оксид магния также является хорошим стабилизатором. 5% (массовая доля) MgO может заставить Al2TiO5 пройти 1100℃, 9 часов термообработки без разложения.

Соответствующее количество MgO может не только частично или полностью контролировать термическое разложение фарфора из титаната алюминия, но и улучшить механические свойства фарфора, и практически не влияет на другие превосходные термические свойства фарфора. Добавление оксида магния немного увеличивает коэффициент теплового расширения материала, но он все равно ниже, чем у других материалов.

Fe2O3 считается одной из лучших добавок. Когда Fe2O3 используется в качестве добавки, он реагирует с TiO2 при температуре около 1100℃, образуя Fe2TiO5, и может реагировать с Al2TiO5 при температуре выше 1350℃, образуя твердый раствор. Присутствие Fe2O3 может выступать в качестве катализатора для образования титаната алюминия, ускорять образование титаната алюминия и снижать температуру синтеза.

В процессе приготовления керамики из титаната алюминия с использованием синтетического порошка Al2TiO5 в качестве сырья, введение ZrO2 может значительно улучшить структуру и характеристики материала. Добавление ZrO2 может увеличить прочность огнеупорных материалов из титаната алюминия, при этом практически не влияя на превосходные термические свойства титаната алюминия.

SiO2 играет двойную роль: первая - реагирует с частью Al2O3, образуя муллит для армирования; вторая - замещает часть A3 в титанате алюминия, образуя твердый раствор в следующей форме и генерируя вакансии, препятствующие разложению титаната алюминия при охлаждении в диапазоне температур 800-1300°C, чтобы достичь цели стабилизации и увеличения содержания титаната алюминия.

2. Влияние условий процесса на структуру и свойства титаната алюминия:

Еще в 1952 году Ланг и др. сообщили о термическом разложении Al2TiO5. Он отметил, что соединение имеет две кристаллические формы, 1820-1860℃ высокотемпературный тип, 1300-1820℃ и комнатная температура-800℃ низкотемпературный тип, нестабильный при 800-1300℃ и легко разлагается на рутил и корунд.

В 1971 году Байер и др. отметили, что термическая нестабильность Al2TiO5 зависит не только от температуры, но и от размера зерна и чистоты материала. Позже Като, Камеяма и др. изучили реакцию разложения Al2TiO5 и пришли к выводу, что реакция представляет собой процесс зарождения и роста, а на скорость реакции влияют следующие факторы.

Като подверг термической обработке порошки различной тонкости, полученные путем шарового размола синтетического порошка Al2TiO5 в течение различного времени при температуре 1120℃, и обнаружил, что чем мельче порошок, тем легче он разлагается.

Однако, если порошки различной тонкости подвергнуть термической обработке при 1310℃ в течение 5 часов перед экспериментами по термическому разложению, то скорость разложения различных порошков снижается, и чем мельче порошок, тем труднее он разлагается.

Като объяснил это явление влиянием измельчения и термообработки на кристаллическую структуру, то есть чем мельче порошок перед предварительной обработкой, тем больше в нем дефектов внутри и на поверхности, а реакция разложения легко зарождается и, следовательно, протекает более интенсивно;

Во время предварительной обработки, благодаря процессу термообработки тонких кристаллов, ионы легко перестраиваются, уменьшая дефекты кристалла и снижая внутреннее напряжение, тем самым устраняя как можно больше активных точек реакции разложения, и скорость реакции разложения в это время снижается.

Степень микротрещинообразования в огнеупорных материалах из титаната алюминия в значительной степени зависит от размера зерна. Существует критический размер зерна, при котором могут самопроизвольно образовываться микротрещины. Если размер зерна больше критического, микротрещины будут спонтанно образовываться на границе зерен, а размер зерна зависит от температуры обжига.

При низкой температуре обжига критический размер зерна больше и микротрещин относительно меньше; при высокой температуре обжига критический размер зерна меньше, зерна увеличиваются, и вероятность образования микротрещин выше, что приводит к снижению механической прочности и уменьшению коэффициента теплового расширения.

Если у вас есть какие-либо потребности в промышленных керамических материалах, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам в любое время 0086-17702411651