Anvendelse af mullit og dets sammensatte ildfaste materialer i den keramiske industri

 Ovnmøbler (sagger, staldplade, skubbeplade osv.) er i industriovnen i stegningsprocessen på stegeemnerne for at spille en rolle i afstand, støtte, støtte, dæmpning, beskyttelse osv. Apparatur.

 Traditionelle keramiske produkter (byggekeramik, sanitær keramik, keramik, avanceret keramik), der anvendes til brænding af ovnen, på grund af belastningens betingelser for at modstå brændingstemperaturen fra stuetemperatur til mange cyklusser, skal have gode mekaniske egenskaber og termisk stødmodstand; nyt energifelt af lithiumbatteri katodematerialer, der anvendes i brændingen af ​​ovnen, ud over fremragende mekaniske egenskaber og termisk stødbestandighed, men bør også have fremragende modstandsdygtighed over for korrosionsegenskaber.

 Udviklingen af ​​højtydende ovn er af stor betydning for brænding af produkter af høj kvalitet. Fused mullite med høj renhed er det bedste råmateriale til fremstilling af højkvalitets ovnmøbler på grund af dets gode termiske stødmodstand.

 Mullite-korund ildfaste er et af de almindelige materialer til ovnmøbler i dag, som har god højtemperaturstyrke, termisk stødbestandighed og kemisk stabilitet, og er især velegnet til lejebrændte bløde magnet (ferrit) materialer og elektrisk isolerende keramik.

 Chen Guihua et al. fremstillet en mullit-korund højtemperatur-skubbeplade med god termisk stødmodstand ved at bruge M75 elektrosmeltet mullit og elektrosmeltet korund som aggregater og aluminiumoxidgummi, -Al2O3 mikropulver og SiO2 mikropulver som bindingsmatrix, og bøjningsstyrkens retentionshastighed var 78 % efter to termiske stød (1100 grader ⇌ vandafkøling), og der opstod ingen brud efter 23 termiske stød.

 Hou Xiaojing et al. forberedte korund-mullit-ovnmøbler med fremragende termisk chokmodstandsdygtighed ved brug af pladekorundpartikler, fint pulver og elektrosmeltede mullitpartikler som de vigtigste råmaterialer, og tilbageholdelseshastigheden for stuetemperatur bøjningsstyrke efter tre termiske stød (1100 grader ⇌ luftkøling) var op. til 100 %, mens materialet havde høj høj temperatur bøjningsstyrke (22,8 MPa ved 1400 grad).

 Shoukodi et al. fandt ud af, at introduktionen af ​​zirkon i korund-mullit ildfaste materialer fremstillet med pladekorund og elektrosmeltet mullit som de vigtigste råmaterialer yderligere kunne forbedre den termiske stødmodstand af korund-mullit ovnmøbler, og mekanismen til forbedring af modstanden mod termisk stød var som følger: zirkon nedbrydes til ZrO₂ og SiO₂ under sintringsprocessen, på den ene hånd migrerede SiO2 udad fra ZrO2-aggregaterne og producerede lukkede porer; på den anden side er de ringformede mikrorevner mellem ZrO2-aggregaterne og den omgivende mullitmatrix på grund af termisk uoverensstemmelse i stand til at sprede de spændinger, der genereres under den termiske chokcyklus.

 Med hensyn til mullit råmateriale, Zhang Yongchen et al. sammenlignede ydeevnen af ​​mullit-korund skubbeplader fremstillet af den samme mængde mikrokrystallinsk mullit og almindelig elektrosmeltet mullit og fandt ud af, at trykstyrken af ​​de to typer skubbeplader var ens, men med hensyn til termisk stødmodstand, antallet af termiske stød af skubbepladerne fremstillet af mikrokrystallinsk mullit var 20 % højere end stødene på skubbepladerne fremstillet af almindelig elektrosmeltet mullit, hvilket blev tilskrevet det faktum, at den indre mikrostruktur af elektrosmeltet mullit er befordrende for at absorbere termiske spændinger for at forbedre modstanden mod termiske stød. Dette skyldes det faktum, at den indre mikrostruktur af mikrokrystallinsk mullit er befordrende for absorptionen af ​​termisk stress, hvilket forbedrer den termiske stødmodstand.

 Cordierite har en lav termisk udvidelseskoefficient (rumtemperatur til 1000 grader, 2,5×10-⁶ grad -¹), hvilket giver fremragende modstand mod termisk stød. Den termiske udvidelseskoefficient for cordierit er mindre end for mullit. Misforholdet mellem deres termiske udvidelseskoefficienter gør det let at danne mikroskopiske revner ved grænsefladen mellem de to faser, hvilket er befordrende for forbedringen af ​​den termiske stødmodstand af mullit-cordierit-materialer. Skurplade som et specielt ovnmøbel til at understøtte porcelænsstykker, materialet er for det meste cordierit-mullit kompositmateriale. Fang Binxiang et al. M60 mullit og cordierit som det vigtigste råmateriale, dextrin som bindemiddel, fremstillede en højstyrke cordierit - mullit shed plade, i 1200 grader høj temperatur bøjningsstyrke kan være så høj som 17.7MPa, på grund af materialets skelet består af mullit og cordierit tilslag, de to af mullit, cordierit og lavt aluminiumoxid og glasfaser med højt silica-oxygenindhold bestående af "forbindelsesbroen De to er fast forbundet med en "forbindelsesbro" bestående af mullit, cordierit og lav-Al, højt silica oxygenglasfaser, hvilket er befordrende for at forbedre højtemperaturmekanikken egenskaber Selvom mullit-cordierit ildfaste materialer har god ydeevne og lav forurening af porcelænsdele, har cordierit et lavt smeltepunkt og det maksimale. servicetemperaturen for sine produkter er normalt<1350℃.

 Med udviklingen af ​​nye energikøretøjer, elektroniske mobile enheder og energilagring stiger efterspørgslen efter lithiumbatterier, og ovnen, der bruges til affyring af katodematerialet, får også mere og mere opmærksomhed. På nuværende tidspunkt er de almindeligt anvendte lithiumbatteri-katodematerialer LiCO₃, LiOH og LiCoO₂ og andre alkaliske materialer, saggeren til fyring med en vis grad af erosion, kombineret med forberedelsesprocessen for varme og kolde cyklusser sammenlignet med almindelig keramisk brændeovn, lithium batteri katode materialer fyring ovn i den kemiske stabilitet og termisk stød modstand stillet højere krav. Mullite har stærk modstandsdygtighed over for korrosion af Li- og Co-ioner, og er velegnet som råmateriale til lithiumbatteri katodemateriale brændeovnmøbler.Zhai et al. fandt ud af, at ved at studere erosionsmekanismen for batterikatodemateriale på mullit-sagger, reagerer Li₂O med mullit for at generere reaktionsprodukterne af LiAlSiO₄ og LiAlSi₂O6, som er relateret til sagger-materialet, hvilket resulterer i mikrorevner, og den termiske udvidelse og termiske stødmodstand af sagger-materialet er højere end almindelig keramik. Misforholdet fører til frembringelse af mikrorevner, og derved bliver sagger-overfladen afskallet og beskadiget. Dette indikerer, at erosionsbestandigheden af ​​enfaset mullitsagger ikke er tilfredsstillende. For at forbedre ydeevnen af ​​enfaset mullitsagger til affyring af lithiumbatteri katodemateriale, Shan Zhilin et al. brugte M70 mullit og cordierit som aggregatet til at fremstille mullit-cordierit sagger-materiale og fandt ud af, at materialet dannede et lag af reaktivt beskyttende lag, der kunne modstå erosion af katodemateriale under erosionsprocessen, og det havde en god modstand mod erosionen af Li- og CO-ioner.

 Jing Xie et al. undersøgte erosionsmekanismen af ​​LiCoO₂ på mullit-cordierit-sagger syntetiseret ud fra alkalicoboltcarbonat og lithiumcarbonat, og påpegede, at LiO₂ produceret ved nedbrydning af Li₂CO₃ kan reagere med mullit og cordierit til dannelse af LiAlO₂, -LiAlO₄S og Li4O₄S. Volumenændringen som følge af erosionsreaktionen og den termiske ekspansionsmismatch mellem den oprindelige fysiske fase og reaktionsprodukterne resulterede i tværgående mikrorevner inde i materialet og afskalning på overfladen. Men efterhånden som erosionsreaktionen skrider frem, smelter mullit- og cordieritpartikler sammen med substratet, og gennemtrængningslaget er tættere end før erosion, hvilket hindrer den videre diffusion af LiO2, og saggeren har stærk erosionsbestandighed. Chen Yang et al. brugte elektrosmeltet mullit og cordierit som de vigtigste råmaterialer til at fremstille en cordierit-mullit sagger med god modstandsdygtighed over for Li₂(Ni0.8Co0.1Mn0.1)Oχ erosion ved 8 00 grader og en resterende bøjningsstyrke på 3,0~4,5 MPa efter fem varmechok (1100 grader , vandkøling).

 Chen Ning et al. brugt mullit og cordierit som hovedråmaterialer til at fremstille en slags mullit-cordierit ovnmøbler, der er specielt egnet til brænding af lithium-ion batteri katodemateriale, rumtemperatur bøjningsstyrke og trykstyrke kan nå op på henholdsvis 9,5 og 58,8 MPa, og højtemperatur bøjning styrke ved 1100 grader er 11,4 MPa. Zhao Mengxi et al. brugt lavpris M60 mullit og cordierit som råmateriale, og voksblanding som bindemiddel til fremstilling af en mullit-cordierit sagger, der er egnet til lithium-batterifyring ved hjælp af hot-press sprøjtestøbningsmetode. Zhao Mengxi et al. brugt lavpris M60 mullit og cordierit som råmateriale og voksblanding som bindemiddel til at forberede en mullit-cordierit sagger til lithiumbatteribrænding ved varmpressende sprøjtestøbningsmetode.

 I mullit-cordierit materiale system, kan indførelsen af ​​magnesium-aluminium spinel eller aluminium titanat yderligere forbedre ydeevnen af ​​materialet. Zhai et al. påpegede, at magnesium-aluminiumspinel er den mindst reaktive med batterimaterialet og har bedre modstandsdygtighed over for lithiumerosion. Derfor har mullit-cordierit-magnesia-aluminium spinelmaterialesystemet bedre erosionsbestandighed.

Liu Pengcheng et al. fremstillet en mullit-cordierit-magnesium-aluminium-spinel-sagger med gode mekaniske egenskaber ved brug af M70-mullit, cordierit og elektrosmeltet magnesium-aluminium-spinel som de vigtigste råmaterialer. Haisen Xu fremstillede et mullit-cordierit-spinel-sagger-materiale med god modstandsdygtighed over for lithiumcobaltaterosion og termisk chok ved in-situ-syntetisering af cordierit og in-situ-syntetisering af spinel med M70-mullit som tilslag. Yingna Zhao et al. fandt, at introduktionen af ​​aluminiumtitanat i mullit-cordierit-ildfaste materialer kunne forbedre materialernes termiske stødmodstand, og rumtemperaturens bøjningsstyrke efter fem termiske stød (1100 grader, vandkøling) nåede 9,4 MPa.

 Sammenlignet med cordierit har aluminiumtitanat en lavere termisk udvidelseskoefficient (1,5 × 10-⁶ grad -¹ fra stuetemperatur til 1000 grader) og et højere smeltepunkt, hvilket gør det til den bedste højtemperaturbestandige af nuværende lavekspansionsmaterialer. Når mullit og aluminiumoxidtitanat bruges sammen, kan mullit-aluminiumoxidtitanatovne med god termisk stødmodstand og høje driftstemperaturer opnås. Huang et al. viste, at mullit forbedrer gitterstabiliteten af ​​aluminiumoxidtitanat, når det dopes ind i aluminiumoxidtitanatmatrixen, hvilket igen forhindrer nedbrydning af aluminiumoxidtitanat.Kim et al. fundet, at stabiliteten af ​​aluminiumoxidtitanat kan nå op til 80%, når mullit er til stede i aluminiumoxidtitanatmaterialet.

 For at løse problemet med lav styrke af aluminiumoxidtitanat som et højtemperaturovnsmøbelmateriale, Yin Hongfeng et al. syntetiseret in situ et mullit-aluminiumoxid titanat ovnmøbel med god termisk stødmodstand og høj højtemperatur bøjningsstyrke (1400 grader, 11,4MPa) ved at bruge M60 mullit, industriel aluminiumoxid, titaniumoxid og Suzhou jord som de vigtigste råmaterialer, hvilket er velegnet til brændeovnsmøbler af hårde magnetiske materialer.

 RenYing et al. syntetiseret et in situ mullit-aluminium titanat ovnmøbel med en driftstemperatur lavere end 1400 grader og en produktbelastningskapacitet på mindre end eller lig med 8 kg ved at bruge M60 mullit, titaniumdioxid, industriel aluminiumoxid og Suzhou jord som råmaterialer. På grund af misforholdet mellem termisk udvidelseskoefficienter af mullit og aluminiumoxidtitanat kan mikrorevnerne dannet inde i materialet bremse spændingskoncentrationen under det termiske chokmiljø og reducere den elastiske belastningsenergi i materialet, der fører til termisk chokbrud, således forbedring af materialets termiske stødmodstand. Mullit-aluminium titanat ovnmøbler kan delvist erstatte de dyrere mullit-korund ovnmøbler som en lejeplade til brænding af bløde magnetiske materialer og samtidig i lavtemperatursektionen (mindre end eller lig med 1250 grader C) kan også bruges til at erstatte mullit - cordierit ovnmøbler til daglig brug keramik, arkitektonisk keramik, sanitær keramik og fine art keramik brænding.

 Siliciumcarbid har høj styrke, termisk ledningsevne, slidstyrke, kemisk korrosionsbestandighed og andre egenskaber, så siliciumcarbidovnmøblerne har fremragende termisk stødbestandighed, høj slidstyrke og stuetemperatur og høj temperaturstyrke. Imidlertid er oxidationen af ​​siliciumcarbid mere signifikant over 1300 grader, således er påføringstemperaturen for siliciumcarbid-skubbepladen begrænset.

For at forbedre oxidationsbestandigheden af ​​siliciumcarbid-baserede ovnmøbler, Shi Jinxiong et al. forberedte siliciumcarbid-mullit-baserede ovnmøbler med siliciumcarbid, M70 sintret mullit og SiO₂-mikropulver som råmateriale. Med stigningen af ​​mullittilsætning fra 5 % (vægt) til 25 % (vægt) blev oxidationsmodstanden og modstandsdygtigheden over for termisk stød af ovnmøblerne forbedret efter kalcinering ved 1300 grader i atmosfærisk atmosfære.