Mulliidi ja selle tulekindlate komposiitmaterjalide kasutamine keraamikatööstuses

 Ahjumööbel (sager, kuurplaat, tõukurplaat jne) on tööstuslikus ahjus röstimisprotsessis röstimistorikutel, et mängida rolli vahekauguses, toestamisel, toestamisel, polsterdamisel, kaitsel jne. Seadmed.

 Ahju põletamisel kasutatavad traditsioonilised keraamikatooted (ehituskeraamika, sanitaarkeraamika, keraamika, täiustatud keraamika) peavad koormuse tingimustest tulenevalt taluma põletustemperatuuri toatemperatuurist paljude tsükliteni, neil peavad olema head mehaanilised ja termilised omadused löögikindlus; liitiumaku katoodmaterjalide uus energiaväli, mida kasutatakse ahju põletamisel, lisaks suurepärastele mehaanilistele omadustele ja soojuslöögikindlusele, kuid neil peaks olema ka suurepärane korrosioonikindlus.

 Suure jõudlusega ahju arendamine on kvaliteetsete toodete põletamisel väga oluline. Kõrge puhtusastmega sulamulliit on oma hea termilise löögikindluse tõttu parim tooraine kvaliteetse ahjumööbli valmistamiseks.

 Mulliit-korund tulekindel on tänapäeval ahjumööbli üks peamisi materjale, millel on hea kõrgtemperatuuriline tugevus, soojuslöögikindlus ja keemiline stabiilsus ning mis sobib eriti hästi laagriküttega pehme magnet (ferriit) materjalide ja elektriisolatsiooniga keraamika jaoks.

 Chen Guihua et al. valmistas mulliit-korund kõrgtemperatuurse tõukeplaadi, millel oli hea termilise löögikindlus, kasutades täitematerjalidena M75 elektriliselt sulatatud mulliiti ja elektriliselt sulatatud korundi ning sidemaatriksina alumiiniumoksiidi, -Al2O3 mikropulbrit ja SiO₂ mikropulbrit ning paindetugevuse säilivusmäär oli 78 % pärast kahte termošoki (1100 kraadi ⇌ vesijahutus), ja pärast 23 termošokki ei tekkinud ühtegi luumurdu.

 Hou Xiaojing et al. valmistatud korund-mulliitahjumööbel, millel on suurepärane soojuslöögikindlus, kasutades peamiste toorainetena plaatkorundi osakesi, peent pulbrit ja elektriliselt sulatatud mulliidiosakesi, ning toatemperatuuri paindetugevuse säilivus pärast kolme termošoki (1100 kraadi ⇌ õhkjahutus) tõusis. 100%, samas kui materjalil oli kõrgel temperatuuril paindetugevus (22,8 MPa 1400 kraadi juures).

 Shoukodi jt. leidis, et tsirkooni lisamine korund-mulliidist tulekindlatesse materjalidesse, mis on valmistatud peamiste toorainetena plaatkorundi ja elektriliselt sulatatud mulliidiga, võib veelgi parandada korund-mulliitahjumööbli soojuslöögikindlust ning termilise šoki vastupidavuse parandamise mehhanismi järgmiselt: tsirkoon lagunes paagutamise käigus ZrO2-ks ja SiO2-ks, ühelt poolt SiO2-ks migreerus ZrO₂ agregaatidest väljapoole ja tekitas suletud poorid; teisest küljest on termilise ebakõla tõttu ZrO₂ agregaatide ja ümbritseva mulliidimaatriksi vahelised rõngakujulised mikropraod võimelised hajutama termilise šoki tsükli ajal tekkivaid pingeid.

 Mulliidi tooraine osas on Zhang Yongchen et al. võrreldi samast kogusest mikrokristallilisest mulliidist ja tavalisest elektroonselt sulatatud mulliidist valmistatud mulliit-korund tõukurplaatide jõudlust ning leiti, et kahte tüüpi tõukurplaatide survetugevus oli sarnane, kuid termilise löögikindluse osas oli termiliste tõukurite arv. Mikrokristallilisest mulliidist valmistatud tõukurplaatide põrutused olid 20% suuremad kui tavalisest elektroonselt sulatatud mulliidist valmistatud tõukurplaatidel, mis oli tingitud tõsiasi, et elektriliselt sulatatud mulliidi sisemine mikrostruktuur neelab termilisi pingeid, et parandada vastupidavust termilisele šokkidele. See on tingitud asjaolust, et mikrokristallilise mulliidi sisemine mikrostruktuur soodustab termilise stressi neeldumist, mis parandab termilise šoki vastupidavust.

 Kordieriidil on madal soojuspaisumistegur (toatemperatuur kuni 1000 kraadi, 2,5 × 10-⁶ kraadi -¹), mis tagab suurepärase vastupidavuse termilisele šokile. Kordieriidi soojuspaisumistegur on väiksem kui mulliidil. Nende soojuspaisumise koefitsientide mittevastavus muudab kahe faasi liidese mikroskoopiliste pragude moodustumise lihtsaks, mis soodustab mulliit-kordieriitmaterjalide soojuslöögikindluse paranemist. Kuuriplaat spetsiaalse ahjumööblina portselanitükkide toestamiseks, materjaliks valdavalt kordieriit-mulliit komposiitmaterjal. Fang Binxiang jt. Peamise toorainena M60 mulliit ja kordieriit, sideainena dekstriin valmistas ülitugeva kordieriit-mulliidist kuuriplaadi, mille paindetugevus võib 1200 kraadi kõrgel temperatuuril olla kuni 17,7 MPa, kuna materjali karkass koosneb mulliidi ja kordieriit agregaadid, kaks mulliidi, kordieriit ja madala alumiiniumoksiidi ja kõrge ränidioksiidi sisaldusega agregaadid "ühendussillast" koosnevad klaasfaasid Need kaks on omavahel kindlalt ühendatud "ühendussillaga", mis koosneb mulliidist, kordieriidist ja madala Al-sisaldusega kõrge ränidioksiidi sisaldusega hapnikuklaasi faasidest, mis aitab parandada mehaanilisi omadusi kõrgel temperatuuril. Kuigi mulliit -kordieriidi tulekindlatel materjalidel on hea jõudlus ja portselandetailide madal saastumine, kordieriidil on madal sulamistemperatuur ja selle toodete maksimaalne kasutustemperatuur on tavaliselt<1350℃.

 Uute energiasõidukite, elektrooniliste mobiilseadmete ja energiasalvestite väljatöötamisega suureneb nõudlus liitiumakudele ning üha rohkem tähelepanu on pälvinud ka selle katoodmaterjali põletamiseks kasutatav ahi. Praegu on tavaliselt kasutatavad liitiumaku katoodmaterjalid LiCO₃, LiOH ja LiCoO₂ ning muud leeliselised materjalid, mis on teatud erosiooniastmega põletamiseks ette nähtud, koos kuuma ja külma tsüklite ettevalmistamise protsessiga, võrreldes tavalise keraamilise põletusahjuga, Liitiumpatarei katoodmaterjalide põletamise ahju keemilise stabiilsuse ja termilise löögikindluse suhtes esitatakse kõrgemad nõuded. Mulliit on tugevasti vastupidav Li- ja Co-ioonide korrosioonile ning sobib tooraineks liitiumaku katoodmaterjalist põletusahjumööbli jaoks.Zhai et al. avastas, et uurides aku katoodi materjali erosioonimehhanismi mulliitsagaril, reageerib Li₂O mulliidiga, tekitades LiAlSiO₄ ja LiAlSi₂O6 reaktsioonisaadusi, mis on seotud lõtvunud materjaliga, mille tulemuseks on mikropraod ning soojuspaisumine ja soojuslöögikindlus. lõtvunud materjal on tavalisest keraamikast kõrgem. Ebakõla põhjustab mikropragude tekkimist ja nõtkunud pind on seega pragunenud ja kahjustatud. See näitab, et ühefaasilise mulliidi saggeri erosioonikindlus ei ole rahuldav. Liitiumpatareide katoodmaterjali põletamisel kasutatava ühefaasilise mulliidist sageri jõudluse parandamiseks on Shan Zhilin et al. kasutas mulliit-kordieriit saggermaterjali valmistamiseks täitematerjalina M70 mulliiti ja kordieriiti ning leidis, et materjal moodustas reaktiivse kaitsekihi kihi, mis talus erosiooniprotsessi ajal katoodmaterjali erosiooni ja millel on hea erosioonikindlus. Li ja CO ioonidest.

 Jing Xie et al. uuris LiCoO₂ erosioonimehhanismi leeliselisest koobaltkarbonaadist ja liitiumkarbonaadist sünteesitud mulliit-kordieriidi saggeril ning juhtis tähelepanu sellele, et Li2CO₃ lagunemisel tekkiv LiO₂ võib reageerida mulliidi ja kordieriidiga, moodustades LiAlO₂, -LiAlSi44SiO₂, -LiAlSi44S. Erosioonireaktsioonist tulenev ruumalamuutus ja algse füüsikalise faasi ja reaktsiooniproduktide vahelise soojuspaisumise mittevastavus põhjustasid materjali sees põiksuunalised mikropraod ja pinnale lõhenemist. Erosioonireaktsiooni kulgedes aga sulanduvad mulliidi- ja kordieriidiosakesed substraadiga ning läbitungimiskiht on tihedam kui enne erosiooni, mis takistab LiO₂ edasist difusiooni ja saggeril on tugev erosioonikindlus. Chen Yang et al. kasutas peamiste toorainetena elektriliselt sulatatud mulliiti ja kordieriiti, et valmistada kordieriit-mulliiti, millel on hea vastupidavus Li₂(Ni0.8Co0.1Mn0.1)Oχ erosioonile temperatuuril 8 °C 00 kraadi ja jääkpaindetugevus 3,0–4,5 MPa pärast viit kuumašokki (1100 kraadi, vesi jahutamine).

 Chen Ning et al. kasutas mulliiti ja kordieriiti peamiste toorainetena omamoodi mulliit-kordieriidist ahjumööbli valmistamiseks, mis sobib eriti liitium-ioonaku katoodmaterjali põletamiseks, toatemperatuuril võivad painde- ja survetugevus ulatuda vastavalt 9,5 ja 58,8 MPa-ni ning kõrge temperatuuriga paindetugevus. tugevus 1100 kraadi juures on 11,4 MPa. Zhao Mengxi jt. kasutas toorainena odavat M60 mulliiti ja kordieriiti ning sideainena vahasegu, et valmistada mulliit-kordieriidist sager, mis sobib liitiumaku põletamiseks kuumpressi survevalumeetodil. Zhao Mengxi jt. kasutas toorainena odavat M60 mulliiti ja kordieriiti ning sideainena vahasegu, et valmistada mulliit-kordieriidist sager liitiumaku põletamiseks kuumpressimise survevalumeetodil.

 Mulliit-kordieriitmaterjalisüsteemis võib magneesium-alumiinium-spinelli või alumiiniumtitanaadi kasutuselevõtt materjali jõudlust veelgi parandada.Zhai et al. juhtis tähelepanu sellele, et magneesium-alumiinium spinell reageerib kõige vähem aku materjaliga ja sellel on parem vastupidavus liitiumi erosioonile. Seetõttu on mulliit-kordieriit-magneesium-alumiinium-spinellmaterjalide süsteemil parem erosioonikindlus.

Liu Pengcheng jt. valmistas heade mehaaniliste omadustega mulliit-kordieriit-magneesium-alumiinium spinellsager, kasutades põhitoormena M70 mulliiti, kordieriiti ja elektrosulatatud magneesium-alumiinium spinelli. Haisen Xu valmistas mulliit-kordieriit-spinell-sagermaterjali, millel on hea vastupidavus liitiumkobaltaadi erosioonile ja termilisele šokile, sünteesides kordieriidi ja in situ sünteesiva spinelli koos M70 mulliidiga täitematerjalina. Yingna Zhao jt. leidis, et alumiiniumtitanaadi lisamine mulliit-kordieriidist tulekindlatesse materjalidesse võib parandada materjalide soojuslöögikindlust ja toatemperatuuril saavutatud paindetugevus pärast viit termošoki (1100 kraadi, vesijahutus) jõudis 9,4 MPa-ni.

 Võrreldes kordieriidiga on alumiiniumtitanaadil madalam soojuspaisumise koefitsient (1,5 × 10-⁶ kraadi -¹ toatemperatuurist 1000 kraadini) ja kõrgem sulamistemperatuur, mis muudab selle kõige kõrgemale temperatuurile vastupidavaks. praegused vähepaisuvad materjalid. Mulliidi ja alumiiniumoksiidtitanaadi kooskasutamisel saab mulliit-alumiiniumoksiidtitanaadi ahjusid, millel on hea termiline löökkindlus ja kõrge kasutustemperatuur.Huang et al. näitas, et mulliit parandab alumiiniumoksiidi titanaadi võre stabiilsust, kui see on legeeritud alumiiniumoksiidi titanaadi maatriksisse, mis omakorda takistab alumiiniumoksiidi titanaadi lagunemist.Kim et al. leidis, et alumiiniumoksiidtitanaadi stabiilsus võib ulatuda kuni 80% -ni, kui alumiiniumoksiidtitanaadi materjalis on mulliit.

 Alumiiniumoksiidtitanaadi kui kõrge temperatuuriga ahjumööbli materjali madala tugevuse probleemi lahendamiseks on Yin Hongfeng et al. sünteesiti in situ mulliit-alumiiniumoksiidi titanaadi ahjumööbel, millel on hea soojuslöögikindlus ja kõrgel temperatuuril paindetugevus (1400 kraadi, 11,4 MPa), kasutades peamise toorainena M60 mulliiti, tööstuslikku alumiiniumoksiidi, titaanoksiidi ja Suzhou mulda, mis on sobib kõvadest magnetilistest materjalidest ahjumööbli jaoks.

 ReYing et al. sünteesis in situ mulliit-alumiiniumtitanaadist ahjumööbli, mille kasutustemperatuur on alla 1400 kraadi ja toote kandevõime kuni 8 kg, kasutades toorainena M60 mulliiti, titaandioksiidi, tööstuslikku alumiiniumoksiidi ja Suzhou mulda. Mulliidi ja alumiiniumoksiidtitanaadi soojuspaisumise koefitsientide mittevastavuse tõttu võivad materjali sees tekkivad mikropraod aeglustada pingekontsentratsiooni termilise šoki keskkonnas ja vähendada materjali elastset deformatsioonienergiat, mis põhjustab termilise šoki purunemist, seega materjali soojuslöögikindluse parandamine. Mulliit-alumiiniumtitanaat ahjumööbel võib osaliselt asendada kallima mulliit-korund ahjumööblit kandeplaadina pehmete magnetmaterjalide põletamiseks ja samal ajal madala temperatuuriga sektsioonis (vähem kui 1250 kraadi C) saab kasutada ka mulliidi-kordieriitahju mööbli asendamiseks igapäevaseks kasutamiseks mõeldud keraamikale, arhitektuursele keraamikale, sanitaartehnikale keraamika ja kujutava kunsti keraamika põletamine.

 Ränikarbiidil on kõrge tugevus, soojusjuhtivus, kulumiskindlus, keemiline korrosioonikindlus ja muud omadused, seega on ränikarbiidi ahjumööblil suurepärane soojuslöögikindlus, kõrge kulumiskindlus ning toatemperatuuri ja kõrge temperatuuri tugevus. Ränikarbiidi oksüdatsioon on aga olulisem kui 1300 kraadi, seega on ränikarbiidi tõukeplaadi pealekandmistemperatuur piiratud.

Ränikarbiidil põhineva ahjumööbli oksüdatsioonikindluse parandamiseks on Shi Jinxiong et al. valmistatud ränikarbiidil-mulliidil põhinev ahjumööbel, kasutades toorainena ränikarbiidi, M70 paagutatud mulliiti ja SiO₂ mikropulbrit. Mulliidi lisamise suurendamisega 5% (mass) 25% (w) paranes ahju mööbli oksüdatsioonikindlus ja termilise šoki vastupidavus pärast kaltsineerimist 1300 kraadi juures atmosfääris.