Aplicarea mulitului și a refractarelor sale compozite în industria ceramicii

 Mobilierul cuptorului (sagger, shed plate, push plate etc.) se află în cuptorul industrial în procesul de prăjire pe semifabricate de prăjire pentru a juca un rol în distanțare, sprijin, sprijin, amortizare, protecție etc. Aparat.

 Produsele ceramice traditionale (ceramica de constructii, ceramica sanitara, ceramica, ceramica avansata) utilizate la arderea cuptorului, datorita conditiilor de sarcina pentru a rezista la temperatura de ardere de la temperatura camerei la multe cicluri, trebuie sa aiba proprietati mecanice si termice bune. rezistenta la socuri; noul câmp energetic al materialelor catodice ale bateriei cu litiu utilizate la arderea cuptorului, pe lângă proprietățile mecanice excelente și rezistența la șoc termic, dar ar trebui să aibă și o rezistență excelentă la proprietățile la coroziune.

 Dezvoltarea cuptoarelor de înaltă performanță este de mare importanță pentru arderea produselor de înaltă calitate. Mullita topită de înaltă puritate este cea mai bună materie primă pentru prepararea mobilierului de înaltă calitate pentru cuptor datorită rezistenței sale bune la șocuri termice.

 Refractarul mullit-corindon este unul dintre materialele principale pentru mobilierul cuptorului în zilele noastre, care are o bună rezistență la temperatură ridicată, rezistență la șocuri termice și stabilitate chimică și este potrivit în special pentru materialele cu magnet moi (ferită) arse cu rulmenți și ceramica izolatoare electric.

 Chen Guihua și colab. a pregătit o placă de împingere de mullit-corindon la temperatură înaltă, cu rezistență bună la șocuri termice, utilizând mullit electrotopit M75 și corindon electrotopit ca agregate și gumă de alumină, micropulbere -Al₂O₃ și micropulbere SiO₂ ca matrice de lipire, iar rata de retenție a rezistenței la încovoiere a fost 78 % după două șocuri termice (1100 grade ⇌ răcire cu apă), și nu a avut loc nicio fractură după 23 de șocuri termice.

 Hou Xiaojing și colab. Mobilier de cuptor de corindon-mullit pregătit cu rezistență excelentă la șocuri termice folosind particule de corindon din plăci, pulbere fină și particule de mullit electrotopit ca materii prime principale, iar rata de reținere a rezistenței la încovoiere la temperatura camerei după trei șocuri termice (1100 de grade ⇌ răcire cu aer) a crescut la 100%, în timp ce materialul a avut rezistență la încovoiere la temperaturi ridicate (22,8 MPa at 1400 de grade).

 Shoukodi și colab. a constatat că introducerea zirconului în materialele refractare corindon-mullit preparate cu corindon și mullit electrotopit ca materii prime principale ar putea îmbunătăți și mai mult rezistența la șocuri termice a mobilierului din cuptorul corindon-mullit, iar mecanismul de îmbunătățire a rezistenței la șocul termic a fost după cum urmează: zircon descompus în ZrO₂ și SiO₂ în procesul de sinterizare, pe de o parte, SiO₂ a migrat spre exterior din agregatele ZrO₂ și a produs pori închiși; pe de altă parte, microfisurile în formă de inel dintre agregatele de ZrO₂ și matricea de mullit din jur datorită nepotrivirii termice sunt capabile să disperseze tensiunile generate în timpul ciclului de șoc termic.

 În ceea ce privește materia primă de mulit, Zhang Yongchen și colab. a comparat performanța plăcilor de împingere mullit-corindon preparate din aceeași cantitate de mullit microcristalin și mullit obișnuit electrotopit și a constatat că rezistența la compresiune a celor două tipuri de plăci de împingere a fost similară, dar în ceea ce privește rezistența la șoc termic, numărul de plăci termice șocurile plăcilor de împingere preparate din mulită microcristalină au fost cu 20% mai mari decât cele ale plăcilor de împingere preparate din mulită obișnuită. mulit electrotopit, care a fost atribuit faptului că microstructura internă a mulitului electrotopit este propice pentru absorbția tensiunilor termice pentru a îmbunătăți rezistența la șocuri termice. Acest lucru se datorează faptului că microstructura internă a mulitei microcristaline este propice pentru absorbția stresului termic, ceea ce îmbunătățește rezistența la șoc termic.

 Cordieritul are un coeficient scăzut de dilatare termică (temperatura camerei până la 1000 de grade, 2,5×10-⁶ grade -¹), care oferă o rezistență excelentă la șocuri termice. Coeficientul de dilatare termică al cordieritei este mai mic decât cel al mulitei. Nepotrivirea dintre coeficienții lor de dilatare termică face ușoară formarea de fisuri microscopice la interfața celor două faze, ceea ce conduce la îmbunătățirea rezistenței la șoc termic a materialelor mullit-cordierit. Placă de acoperire ca un mobilier special pentru cuptor pentru a susține piesele de porțelan, materialul este în mare parte material compozit cordierit-mullit. Fang Binxiang și colab. Mullitul M60 și cordierita ca materie primă principală, dextrina ca agent de legare, au preparat o placă de cordierit de înaltă rezistență - mullit, în 1200 de grade rezistența la încovoiere la temperatură înaltă poate fi de până la 17,7 MPa, deoarece scheletul materialului este format din mullit și agregate de cordierit, cele două prin mullit, cordierit și scăzut alumină și faze de sticlă cu conținut ridicat de silice-oxigen compuse din „punte de legătură Cele două sunt conectate ferm printr-o „punte de legătură” compusă din mulită, cordierit și faze de sticlă cu conținut scăzut de Al, cu oxigen ridicat de siliciu, ceea ce conduce la îmbunătățirea nivelului ridicat de oxigen. proprietăți mecanice la temperatură Deși refractarele cu mullit-cordierit au performanțe bune și o contaminare scăzută a pieselor din porțelan, cordierita are un punct de topire scăzut și temperatura maximă de serviciu a produselor sale este de obicei<1350℃.

 Odată cu dezvoltarea de noi vehicule cu energie, dispozitive electronice mobile și stocare de energie, cererea de baterii cu litiu este în creștere, iar cuptorul utilizat pentru arderea materialului său catodic primește, de asemenea, din ce în ce mai multă atenție. În prezent, materialele catodice ale bateriei cu litiu utilizate în mod obișnuit sunt LiCO₃, LiOH și LiCoO₂ și alte materiale alcaline, saggerul pentru ardere cu un anumit grad de eroziune, cuplat cu procesul de pregătire a ciclurilor calde și reci, în comparație cu cuptorul obișnuit de ardere ceramică, Baterie cu litiu materiale catodice cuptor de ardere în stabilitatea chimică și rezistența la șocuri termice au prezentat cerințe mai mari. Mullitul are o rezistență puternică la coroziune de către ionii Li și Co și este potrivit ca materie primă pentru materialul catodic al bateriei cu litiu pentru arderea mobilierului din cuptor.Zhai și colab. a constatat că, prin studierea mecanismului de eroziune a materialului catodic al bateriei pe saggerul de mullit, Li₂O reacționează cu mulită pentru a genera produși de reacție ai LiAlSiO₄ și LiAlSi₂O6, care sunt legați de materialul de slăbire, rezultând microfisuri, precum și expansiunea termică și rezistența la șoc termic a materialul sagger este mai mare decât cel al ceramicii obișnuite. Nepotrivirea duce la generarea de microfisuri și astfel suprafața sagger este ruptă și deteriorată. Acest lucru indică faptul că rezistența la eroziune a saggerului de mullit monofazat nu este satisfăcătoare. Pentru a îmbunătăți performanța saggerului de mullit monofazat pentru arderea materialului catodic al bateriei cu litiu, Shan Zhilin și colab. a folosit mullit și cordierit M70 ca agregat pentru a pregăti materialul sagger de mullit-cordierit și a constatat că materialul a format un strat de strat protector reactiv care ar putea rezista la eroziunea materialului catodic în timpul procesului de eroziune și a avut o bună rezistență la eroziune. a ionilor de Li și CO.

 Jing Xie și colab. a investigat mecanismul de eroziune al LiCoO₂ pe saggerul de mullit-cordierit sintetizat din carbonat de cobalt alcalin și carbonat de litiu și a subliniat că LiO₂ produs prin descompunerea Li₂CO₃ poate reacționa cu mulit și cordierit pentru a forma LiAlO₂, -LiAlSiO₄ și Li4SiO₄. Schimbarea de volum rezultată din reacția de eroziune și nepotrivirea de dilatare termică între faza fizică inițială și produsele de reacție a dus la microfisuri transversale în interiorul materialului și ruperea la suprafață. Cu toate acestea, pe măsură ce reacția de eroziune are loc, particulele de mullit și cordierit sunt fuzionate cu substratul, iar stratul de penetrare este mai dens decât înainte de eroziune, ceea ce împiedică difuzarea ulterioară a LiO₂, iar saggerul are o rezistență puternică la eroziune. Chen Yang și colab. a folosit mulită și cordierită electrofuzionate ca materii prime principale pentru a pregăti un sagger de cordierit-mullit cu rezistență bună la Li₂(Ni0.8Co0.1Mn0.1)Oχ eroziunea la 8 00 grade și o rezistență reziduală la încovoiere de 3,0~4,5 MPa după cinci șocuri termice (1100 de grade, apă răcire).

 Chen Ning și colab. a folosit mullit și cordierit ca materii prime principale pentru a pregăti un fel de mobilier de cuptor cu mullit-cordierit, potrivit în special pentru arderea materialului catodic al bateriei litiu-ion, rezistența la încovoiere la temperatura camerei și rezistența la compresiune pot ajunge la 9,5 și, respectiv, 58,8 MPa și la încovoiere la temperatură înaltă. rezistența la 1100 de grade este de 11,4 MPa. Zhao Mengxi și colab. a folosit ca materii prime mullit și cordierit M60 la preț redus și amestec de ceară ca agent de legare pentru a produce un sagger de mullit-cordierit potrivit pentru arderea bateriei cu litiu prin metoda de turnare prin injecție prin presare la cald. Zhao Mengxi și colab. a folosit mullit și cordierit M60 ieftin ca materii prime și amestec de ceară ca agent de legare pentru a pregăti un sagger de mullit-cordierit pentru arderea bateriei cu litiu prin metoda de turnare prin injecție prin presare la cald.

 În sistemul de material mullit-cordierit, introducerea spinelului de magneziu-aluminiu sau titanat de aluminiu poate îmbunătăți și mai mult performanța materialului.Zhai și colab. a subliniat că spinelul de magneziu-aluminiu este cel mai puțin reactiv cu materialul bateriei și are o rezistență mai bună la eroziunea cu litiu. Prin urmare, sistemul de material spinel mullit-cordierit-magnezie-aluminiu are o rezistență mai bună la eroziune.

Liu Pengcheng și colab. a preparat un sagger de spinel de mullit-cordierit-magneziu-aluminiu cu proprietăți mecanice bune folosind mulită M70, cordierit și spinel de magneziu-aluminiu electrotopit ca materii prime principale. Haisen Xu a pregătit un material sagger de mullit-cordierit-spinel cu o bună rezistență la eroziunea cobaltatului de litiu și șocul termic prin sintetizarea in situ a cordieritei și a spinelului in situ cu mulită M70 ca agregat. Yingna Zhao și colab. a constatat că introducerea titanatului de aluminiu în materialele refractare mullit-cordierit ar putea îmbunătăți rezistența la șoc termic a materialelor, iar rezistența la încovoiere la temperatura camerei după cinci șocuri termice (1100 grade, răcire cu apă) a atins 9,4 MPa.

 Comparativ cu cordierita, titanatul de aluminiu are un coeficient de dilatare termică mai scăzut (1,5 × 10-⁶ grade -¹ de la temperatura camerei la 1000 de grade) și un punct de topire mai mare, ceea ce îl face cel mai bun rezistent la temperaturi ridicate. materialele actuale cu expansiune redusă. Atunci când mullit și titanat de alumină sunt utilizate împreună, pot fi obținute cuptoare de mullit-alumină titanat cu rezistență bună la șocuri termice și temperaturi de serviciu ridicate.Huang et al. a arătat că mulitul îmbunătățește stabilitatea rețelei a titanatului de alumină atunci când este dopat în matricea de titanat de alumină, care, la rândul său, previne descompunerea titanatului de alumină. Kim și colab. a constatat că stabilitatea titanatului de alumină poate ajunge până la 80% atunci când mulitul este prezent în materialul de titanat de alumină.

 Pentru a rezolva problema rezistenței scăzute a titanatului de alumină ca material de mobilier pentru cuptor la temperatură înaltă, Yin Hongfeng și colab. a sintetizat in situ un mobilier de cuptor cu titanat de mullit-alumină cu rezistență bună la șocuri termice și rezistență la încovoiere la temperatură ridicată (1400 grade, 11,4 MPa), folosind mulită M60, alumină industrială, oxid de titan și sol Suzhou ca materii prime principale, care este potrivit pentru mobilierul cuptorului de ardere din materiale magnetice dure.

 RenYing și colab. a sintetizat un mobilier de cuptor cu mullit-titanat de aluminiu in situ cu o temperatură de serviciu mai mică de 1400 de grade și o capacitate de încărcare a produsului mai mică sau egală cu 8 kg, utilizând mulită M60, dioxid de titan, alumină industrială și sol Suzhou ca materii prime. Datorită nepotrivirii dintre coeficienții de dilatare termică ai mullitei și ai titanatului de alumină, microfisurile formate în interiorul materialului pot încetini concentrația de stres în mediul de șoc termic și pot reduce energia de deformare elastică a materialului care duce la fracturarea șocului termic, astfel imbunatatirea rezistentei la socuri termice a materialului. Mobilierul de cuptor cu titanat de mullit-aluminiu poate înlocui parțial mobilierul de cuptor cu mullit-corindon, cu prețuri mai mari, ca placă de sprijin pentru arderea materialelor magnetice moi și, în același timp, în secțiunea de temperatură joasă (mai puțin sau egală cu 1250 de grade). C) poate fi folosit și pentru înlocuirea mobilierului cuptorului cu mullit - cordierit pentru ceramică de uz zilnic, ceramică arhitecturală, arderea ceramicii sanitare si a ceramicii plastice.

 Carbura de siliciu are rezistență ridicată, conductivitate termică, rezistență la uzură, rezistență la coroziune chimică și alte proprietăți, astfel încât mobilierul cuptorului cu carbură de siliciu are o rezistență excelentă la șocuri termice, rezistență ridicată la uzură și rezistență la temperatura camerei și la temperaturi ridicate. Cu toate acestea, oxidarea carburii de siliciu este mai semnificativă peste 1300 de grade, astfel încât temperatura de aplicare a plăcii de împingere cu carbură de siliciu este limitată.

Pentru a îmbunătăți rezistența la oxidare a mobilierului de cuptoare pe bază de carbură de siliciu, Shi Jinxiong și colab. a pregătit mobilier de cuptor pe bază de carbură de siliciu-mulită folosind carbură de siliciu, mulită sinterizată M70 și micropulbere de SiO₂ ca materii prime. Odată cu creșterea adaosului de mulit de la 5% (g) la 25% (g), rezistența la oxidare și rezistența la șoc termic a mobilierului cuptorului au fost îmbunătățite după calcinare la 1300 de grade în atmosfera atmosferică.