Fremstillingsmetode for mullit med høj renhed og dens anvendelse i ildfaste materialer og andre områder

 Hovedkomponenterne i mullit er aluminiumoxid og siliciumoxid, som er mineralnavnet på aluminiumsilikater, det er et mineral dannet af aluminiumsilikater under høje temperaturforhold, og mullit dannes også ved kunstig opvarmning af aluminiumsilikater. I de seneste år har Kina været at øge den rene brug af kul ressourcer, kraftværk produktion af flyveaske indeholder også mullit fase, herunder Jungar kraftværk pulveriseret kul ovn flyveaske i mullit indhold på omkring 40%. Den kemiske sammensætning af mullit er 3Al2O3-2SiO2-2Al2O3-SiO2, og set fra fasediagrammets perspektiv er mullit det eneste stabile krystallinske aluminiumsilicat i det binære fasediagramsystem. Dens krystalstruktur er sammensat af silica-ilt-tetraedre og aluminium-oxygen-tetraedre arrangeret langs C-aksen på en uordnet måde til at danne en dobbeltkæde, og dobbeltkæden er forbundet med aluminium-oxygen-oktaedre, hvori aluminium-oxygen-oktaedre spiller. en rolle som rygradsstøtte i hele strukturen, og den ikke-metriske amplitudemodulation af de to slags bestillingstilstande gør det har en stabil energi, og dermed har mullit en meget god kemisk stabilitet. Samtidig har det også god ildfasthed, elektrisk isolering og andre egenskaber, modstandsdygtighed over for kemisk erosion, god stødmodstand, høj belastningsblødgøringstemperatur, krybemodstand, er nu meget udbredt i metallurgi, kemisk industri, petroleum, elektrisk kraft, nationalt forsvar og mange andre industriområder.

 I de senere år, med fremkomsten af ​​mullit og dets nye sammensatte materialer, har det fået indenlandske og udenlandske forskere til at være meget opmærksomme på mullitmaterialer. Dette papir fokuserer på gennemgangen af ​​de fysiske og kemiske egenskaber af mullit, fremstillingsmetoden for høj -renhed mullit, og dets anvendelse inden for ildfaste materialer og elektricitet.

De fysiske og kemiske egenskaber af mullit med høj renhed er vist i tabellen.

Sol-gel metode

 Sol-gel-metoden er et metalalkoholsalt eller et uorganisk materiale som en forløber til fremstilling af materialer, først blandes råmaterialerne ensartet, derefter hydrolyse, kondensationskemisk reaktion, dannelse af en stabil og gennemsigtig sol-gel systemopløsning i opløsning, og endelig sol-gelen ved ældning af gelpartiklerne gennem den langsomme polymerisation af gelen gennem dannelsen af ​​en multidimensionel netværksstruktur, multidimensionel netværksstruktur fyldt med ikke-flydende opløsningsmiddel, og i sidste ende dannelsen af ​​de uorganiske funktionelle materialer kan fremstilles ved at tørre gelen for at fjerne det organiske stof.

 Luo Fa et al. syntetiserede mullitkeramiske funktionelle materialer ved Sol-Gel-metoden under anvendelse af aluminiumpulver, ethylorthosilicat (TEOS) og HCl som råmaterialer, og de undersøgte forholdet mellem sintringsdensiteter, mikrobølgedielektriske egenskaber, sintringsadditiver MgO og testfrekvenser af mullitkeramiske materialer . Resultaterne af undersøgelsen viste, at de sintringsbetingelser, der anvendes til præparatet, har stor indflydelse på sintringstætheden og dielektricitetskonstanten for mullitkeramiske materialer, og varmpresningstemperaturen har den største indflydelse på sintringsdensiteten og den komplekse dielektriske konstant af mullitkeramiske materialer. materialer blandt de undersøgte parametre. Tilsætningen af ​​additivet MgO øger også de reelle og imaginære dele af den komplekse dielektriske konstant af mullitkeramiske materialer, og der er ingen signifikant spredningseffekt på den komplekse dielektriske konstant.

 Han Wen et al. undersøgte fremstillingen af ​​tørt gel ultrafint pulver ved at bruge TEOS og Al(NO3)3-9H2O som råmaterialer, ved sol-gel (Sol-Gel) metode, ved udskiftning af opløsningsmidler til alkoholgel og ved at bruge CO2 superkritisk væske at udføre lavtemperatur ekstraktion og tørringsteknologi på alkoholgelen, og derefter efter 1150 grader høj temperatur varmebehandling i 2 timer, kan det være relativt nemt at fremstille høj renhed mullit ultrafine pulvere. Mullitpulveret kan nemt fremstilles med høj renhed ved opvarmning ved 1150 grader i 2 timer. Det forberedte mullitpulver har en partikelstørrelse på 5 ~ 15 nm, dets specifikke overflade er så høj som 376 m2/g, og partiklerne er ensartet fordelt og viser en kort nål eller kort søjleform.

 Zhang Xintao brugte aluminiumnitrat og ethylortosilikat som råmaterialer, sol-gel (Sol-Gel-metoden) metode til at fremstille mullitpulverfunktionelle materialer, gennem højtemperaturvarmebehandlingen ved 1300 grader i 2 timer, de forberedte pulverformede mullitmaterialer, der viser fremragende ydeevne , såsom lave dielektriske egenskaber, dets relative dielektriske tab og dielektriske konstant vil stige med stigningen i mullitindholdet, dielektrisk tab vil være med stigningen i sintringstemperaturen, vil det dielektriske tab vise en faldende tendens med stigningen i sintringstemperaturen. højde viser en faldende tendens.

Hydrotermisk krystallisationsmetode

 Hydrotermisk krystallisation udføres normalt i en lukket speciel reaktorbeholder, såsom en autoklave og andet specialudstyr, hvor en vandig opløsning bruges som medium for den hydrotermiske reaktion, og reaktorgeneratoren opvarmes ved at skabe et højtryk, højtemperaturreaktionsmiljø, som gør, at de stoffer, der er svære at opløse eller uopløselige under normale forhold, opløses og danner stærkt spredte nanokrystallinske kerner vha. omkrystallisation, som er kendt som den hydrotermiske krystallisationsmetode. Ved hjælp af naturlige mineraler, Yinye Wang et al. syntetiserede sammensatte nanokrystallinske materialer med mullit som den vigtigste krystallinske fase ved hydrotermisk krystallisation. Forskerne opvarmede deres sammensatte nanokrystaller ved temperaturer fra 500 grader til 1005 grader og fandt ud af, at de sammensatte nanokrystaller havde meget god kemisk termisk stabilitet. Testet ved TPR-teknik viste resultaterne, at kompositmaterialet har en strukturel effekt på bæreren og forbruger forskellige mængder brint med krystallernes overfladestruktur.

Hydrolyse udfældningsmetode

 Hydrolytisk udfældningsmetode refererer til først at tilsætte bundfald til den klarede opløsning for at få bundfaldet og derefter kalcinere bundfaldet ved høj temperatur for at få det til at nedbrydes og til sidst få pulvermaterialet. Hydrolytisk udfældningsmetode er opdelt i co-fældningsmetode og enfaset udfældningsmetode. Co-præcipitationsmetoden er at tilsætte præcipitanten til opløsningen for at danne et præcipitat; sidstnævnte vil først opløse bundfaldet i opløsningen og derefter ændre opløsningens pH-værdi gennem nedbrydning af bundfaldet efter fuldstændig opløsning og til sidst danne et bundfald. Forskeren Zhang Zhijie brugte Al13 og aktiveret kiselsyre som råmaterialer og syntetiserede først mullitprækursor ved hydrolysepræcipitationsmetode, som blev varmebehandlet ved en temperatur på mindre end 900 grader i omkring 1 time og dannede mullitkrystalfasen. Den hydrolytiske udfældningsmetode syntetiserer mullit ved en lavere temperatur, hvilket reducerer fremstillingsbesværet og har fordelen ved lavtemperatursyntese.

Anvendelse af mullit inden for ildfaste materialer

 I de seneste år er udviklingen af ​​mullit ildfaste materialer meget hurtig, med den kontinuerlige fremskridt og forbedring af industriel teknologi, mullit nye materialer ikke kun for at imødekomme olie-, kemiske og andre højtemperaturindustriens hurtige vækst i efterspørgslen, men også for at imødekomme de høj temperatur industriteknologi fortsætter med at udvikle de nye krav. I dag kan de ildfaste materialer, der anvendes i industrien, fremstilles af oxider som siliciumoxid, calciumoxid og aluminiumoxid. Mullite som et højtydende ildfast materiale har det:

(1) Højt smeltepunkt; og

(2) Ensartet udvidelse; og

(3) Fremragende termisk stødstabilitet.

(4) Blødgøringspunkt for høj belastning.

(5) Lav krybeværdi ved høj temperatur.

(6) Høj hårdhed; og

(7) God kemisk resistens og andre fordele.

 Nye ildfaste materialer fremstillet af mullit anvendes nu i vid udstrækning i muffelovne, kalcineringsovne, kedler, roterovne og andet højtemperaturudstyr. Højtemperaturudstyr fremstillet af mullit er ikke kun modstandsdygtigt over for høj temperatur, men har også en lang levetid og korrosionsbestandighed. Mullite og andre materialer af høj kvalitet til at supplere hinanden, komposit syntese af mere fremragende ydeevne af ildfaste materialer. Såsom brugen af ​​cordierit - mullit komposit syntetiske keramiske ovnmaterialer, fremstilling af materialer med en lille termisk udvidelseskoefficient, fremragende termisk stødmodstand, høj ildfasthed, høj temperatur stabilitet. Derfor, på nuværende tidspunkt, indenlandske og udenlandske højkvalitets keramiske ovne almindeligt anvendte cordierite mullit kompositmaterialer. Kort sagt, mullit ildfaste materialer er mere og mere vigtige for folk, jeg tror, ​​at der vil være mere fremragende ydeevne af mullit ildfaste materialer.

Mullite i elektriske applikationer

 Moderne computersystemer er sammensat af ultrahøjtydende integrerede kredsløb, hvilket har ført til den omfattende undersøgelse af keramiske substrater med lav dielektrisk konstant. Keramiske substrater med lav dielektrisk konstant er kendetegnet ved tre funktioner:

(1) Kan sintres til visse metaller; og

(2) Kan antage høje linjetætheder; og

(3) har en lav udvidelseskoefficient og matcher den termiske udvidelseskoefficient for silicium.

 Anvendelsen af ​​mullit inden for elektriske egenskaber afspejles i dets anvendelse som et fremragende substratmateriale, som har en meget lav dielektrisk konstant og kan antage høje linjetætheder. Derfor bruges mullitkeramik og mullitbaserede glaskeramiske kompositter som fremragende funktionelle materialer til højtydende integrerede kredsløb.

 Jin Zhengguo et al., udførte en undersøgelse af anvendelsen af ​​mullitkeramik inden for elektricitet, med det forskellige mullitindhold, de dielektriske egenskaber og dielektriske tab også forårsage ændringer i kompositmaterialet, når mullitindholdet w{{{{3} }}}%~90%, den dielektriske konstant ændres i 6,0~7,0. Den nye type mullit keramisk substratmateriale har en lav dielektrisk konstant, en lav termisk udvidelseskoefficient og god styrke, som er velegnet til højhastigheds integrerede kredsløb og mikroelektroniksamling. Det nye mullite keramiske substratmateriale har lav dielektrisk konstant, lav termisk ekspansionskoefficient, god styrke og er velegnet til anvendelse i højhastigheds integrerede kredsløb.

 Wang Jing forberedte kulstof nanorør mullit kompositter. På grundlag af den gode ydeevne af mullit keramiske materialer, ved at tilføje carbon nanorør for at forbedre dets sejhed, undersøgelse af brugen af ​​carbon nanorør efter ændring af de specielle elektriske egenskaber af mullit materialer efter de ledende egenskaber af de ledende egenskaber af mekaniske, termiske og andre egenskaber. Undersøgelsens resultater viser, at materialets forskellige egenskaber har opnået en stor forbedring. Blandt dem er den elektriske ledningsevne forbedret med mere end 10 størrelsesordener; den elektriske konstant er forbedret med 10-30 gange, og tabet forbedres med 3 størrelsesordener; brudsejheden er forbedret med op til 80 %. Dette materiale har fordelene ved både mekaniske og elektriske kompleksfasematerialer og har betydelige anvendelsesmuligheder inden for elektroniske materialer. Derfor er forskningen i nye mullitkeramiske materialer af stor betydning.

Mullite i andre applikationer

 Mullite, som et fremragende kemisk materiale, har mange anvendelser ud over de ovennævnte aspekter af anvendelsesforskning. For eksempel kan mullit anvendes som permeable keramiske komponenter. Dette materiale har høj mekanisk styrke, mere ensartet fordeling af porer og god luftgennemtrængelighed. Derudover kan mullit-kompositter anvendes som katalysatorbærere, som har god kemisk stabilitet og varmebestandighed og kan fyldes med en række forskellige katalysatorer. De forberedte katalysatorer kan anvendes til råoliekrakning, biludstødningsbehandling og spildevandsbehandling. Mullite keramiske legeringer kan også bruges til bremseklodsbelægninger, som bruger metallegeringer som underlag og andre typer keramik som dispergeringsmedium. Fordi materialet har bedre varme- og slidstyrke end bremsematerialer fremstillet af polymerer, bruges det nu i vid udstrækning i fly og højhastighedstogsystemer samt i bremseklodser til biler.

 I de seneste år, under forskernes kontinuerlige indsats, har udviklingen af ​​mullitmaterialer været meget hurtig, og deres anvendelser er blevet mere omfattende med fremkomsten af ​​mange nye mullitmaterialer med fremragende omfattende ydeevne. På nuværende tidspunkt er der relativt flere undersøgelser af højtemperatur konstruktionsmaterialer, keramiske materialer og adiabatiske isoleringsmaterialer. I de elektriske egenskaber og optiske egenskaber af forskningen er relativt lille, er der flere problemer, for at få en bredere vifte af anvendelser i fremtiden inden for elektricitet, optik og andre områder, skal øge forskningsindsatsen. For det andet, i mullit syntese metode, skal være mere dybdegående analyse af mekanismen for materialesyntese, udvikling af mere egnet til industrialisering af avancerede metoder; i de teoretiske aspekter af behovet for at øge termodynamikken og dynamikken i mullitmaterialer; disse er befordrende for udviklingen af ​​en mere omfattende ydeevne af de nye materialer. Ovenstående forskningsretninger er i fokus for fremtidig forskning.