En tant que matériau à haute température, la mullite présente les caractéristiques suivantes: point de ramollissement élevé sous charge, bonne résistance au fluage et résistance chimique, faible coefficient de dilatation thermique et bonne stabilité thermique. Lorsqu'il n'y a pas de substance externe, la mullite se forme facilement à la limite des grains. La phase vitreuse affecte les performances à haute température du matériau ; lors de la formation du matériau composite corindon-mullite avec du corindon, il peut réduire la formation de la phase vitreuse et améliorer considérablement les propriétés mécaniques. Le matériau composite corindon-mullite concentre à la fois le corindon et la mullite. Les avantages de ce matériau monophasé, il a une excellente résistance à haute température, une résistance au fluage, une résistance aux chocs thermiques et une température d'utilisation plus élevée (1650 degrés), sa stabilité chimique est bonne et il n'est pas facile de réagir avec le produit brûlé, en particulier Convient pour la cuisson de matériaux magnétiques doux (ferrite) et de céramiques isolantes électroniques. À l'heure actuelle, les fours à brames poussées à haute température utilisent souvent des supports de four en corindon-mullite. Par rapport aux produits étrangers, les briques de dalles à pousser domestiques ont une durée de vie et une stabilité inférieures Pas bonnes, la résistance à l'usure et la résistance à la flexion pendant l'application ne sont pas idéales, et il est facile de s'user et de se fracturer pendant l'utilisation, en particulier la stabilité aux chocs thermiques et le fluage sont pas idéal, qui sont les principales raisons des mauvaises performances de la plaque de poussée. La structure détermine les propriétés. Étant donné que le corindon, les particules de mullite et la poudre fine ne participeront pas à la réaction pendant le processus de cuisson, les propriétés et la structure du matériau corindon-mullite sont principalement déterminées par la teneur en poudre de silice et en poudre -Al2O3 et la température de cuisson. Décision. Par conséquent, il est d'une importance pratique d'étudier l'influence de la poudre micronisée et de la température de cuisson sur les performances à haute température des matériaux corindon-mullite. À l'heure actuelle, la recherche sur les matériaux de corindon-mullite au pays et à l'étranger est principalement une analyse à facteur unique, qui est liée au contrôle réel. Il y a un grand écart. Basé sur la conception optimisée de la composition et de la gradation de la phase particulaire, cet article contrôle la microstructure de la céramique composite corindon-mullite par le test orthogonal de la micropoudre de silice, de la micropoudre d'alumine et de la température de cuisson à la résistance à haute température. , Afin d'améliorer les performances à haute température des céramiques multiphases.
expérience
1.1 Matières premières
La granulométrie moyenne de la micropoudre de -Al2O3 et du corindon blanc est inférieure à 5 μm ; la micropoudre de SiO2 provient d'Elkem, en Norvège, avec une fraction massique de 98,3 % et sa taille moyenne de particule est de 5,917 μm ; les particules utilisées sont le corindon tabulaire, le corindon blanc et la mullite électrique Melt a deux spécifications de taille de particules : 0-1 mm et 1-3 mm.
1.2 Détermination des facteurs expérimentaux
Si l'influence des impuretés sur les propriétés des matériaux corindon-mullite est ignorée ou si l'influence des impuretés sur les propriétés des matériaux corindon-mullite est considérée comme étant la même, puisque le corindon, les particules de mullite et la poudre fine ne participeront pas à la réaction pendant le processus de cuisson, on peut considérer que les performances du matériau corindon-mullite sont principalement déterminées par la fraction massique de poudre de silice et de poudre -Al2O3 et la température de cuisson. Selon les résultats des tests précédents et la littérature [9], la condition orthogonale peut être déterminée comme suit : w(-Al2O3 Micropowder) est de 7 %, 9 %, 11 %, respectivement ; w (micropoudre de SiO2) sont de 3 %, 3,5 %, 4 %, respectivement ; la température de cuisson est de 1600, 1650, 1700 degrés, respectivement.
1.3 Formule céramique multiphase
Le m (corindon): m (mullite) dans la phase liante est d'environ 75: 25, et la fraction massique de la phase liante est de 36% à 38%. La composition finale des ingrédients contient de l'Al2O3 avec une fraction massique de 70 % à 81 % et du SiO2 avec une fraction massique de 19 % -30 %.
Dans cette étude, en ajustant la fraction massique et la température de cuisson de la micropoudre de SiO2 et de la micropoudre de -Al2O3, la microstructure de la céramique composite corindon-mullite a été contrôlée pour atteindre l'objectif d'améliorer la résistance à haute température de la céramique composite. Selon la théorie classique de l'accumulation continue, Andreasen utilise U(Dp)=100.(Dp/Dpmax)q représente la distribution de densité, où U(Dp) est le pourcentage cumulé sous le tamis (pourcent), Dpmax est le taille maximale des particules, et q est l'indice de Fuller. Le test montre que lorsque q= L'accumulation de particules graduées continues à 0.33-0.50 a un taux de vide plus petit. Dans cette étude, q=0.45, de sorte que la phase particulaire utilisée a une structure de tassement plus dense. Parmi eux, la composition de 1#-9# particules est 1-3mm Phase de corindon, la fraction massique est de 47 % ; 0-1 mm de mullite fondue, la fraction massique est de 15 %.
1.4 Méthode expérimentale
La poudre utilisée comme phase liante est mélangée uniformément avec un broyeur à billes, et le temps de mélange est de 12h. La phase de particules est mélangée uniformément selon la formule conçue, et une quantité appropriée d'alcool polyvinylique est ajoutée pour agiter, puis la phase de liaison est ajoutée, et le matériau est déchargé après un mélange uniforme. Il est formé par une presse. Une fois les échantillons formés séchés, ils sont cuits à 1600, 1650 et 1700 degrés respectivement, et le temps de maintien est de 4h.
Les propriétés physiques et mécaniques des échantillons cuits sont déterminées conformément aux normes nationales pertinentes. Le test de stabilité thermique adopte la méthode de refroidissement par eau. L'échantillon de 25 mm x 25 mm x 125 mm est directement utilisé pour le test. Le four à haute température est chauffé à 1100 degrés et l'échantillon est placé dans Après avoir augmenté la température à 1100 degrés dans le délai imparti, conservez-le pendant 30 minutes, sortez-le et placez-le dans de l'eau à température ambiante (environ 20 degrés) pour refroidir rapidement pendant 3 minutes et utiliser le pourcentage de résistance résiduelle de l'échantillon pour caractériser la stabilité thermique du produit. Conditions de test de résistance au fluage Afin de maintenir la température à 1600 degrés dans l'air pendant 25h. La résistance à la flexion à haute température est testée avec un échantillon de 25 mm × 25 mm × 125 mm, et la condition de test est de 3h à 1400 degrés dans l'air. Le microscope électronique à balayage (SEM) S-570 est utilisé pour observer la chaleur La morphologie de la microstructure de la surface fracturée de l'échantillon avant et après l'impact.
en conclusion
(1) Micropoudre de SiO2, -Al2O3 micron La stabilité aux chocs thermiques et le fluage ont le plus grand impact, suivis de la micropoudre de -Al2O3 et de la micropoudre de silicium ; les meilleures conditions de test sont : w (micropoudre de -Al2O3)=11 pourcent, w (micropoudre de SiO2)=3 pourcent, cuisson À une température de 1650 degré, les propriétés de l'échantillon dans cette condition sont : densité apparente 2,96 g/cm3, porosité 18,5 %, pourcentage de perte de résistance à la flexion 30 %, pourcentage de fluage 0,99 %.
(2) La micropoudre de -Al2O3, la micropoudre de SiO2 et la température de cuisson auront un impact plus important sur l'état de liaison entre les particules et la matrice, ainsi que la mullite, les pores et le -Al2O3 résiduel dans la matrice, qui auront un impact plus important sur le coefficient de dilatation thermique, le module d'élasticité et la conductivité thermique ont également un impact, qui finalement affecte la résistance aux chocs thermiques du matériau.
(3) La rupture du matériau de mullite de corindon à température ambiante est contrôlée par le processus de propagation des fissures, tandis qu'à haute température, elle est contrôlée par le mécanisme de fluage.
