Tillämpning av mullit och dess sammansatta eldfasta material i den keramiska industrin

 Ugnsmöbler (sagger, stallplatta, tryckplatta, etc.) är i den industriella ugnen i rostningsprocessen på rostämnena för att spela en roll i avståndet, stöd, stöd, dämpning, skydd, etc. Apparatur.

 Traditionella keramiska produkter (byggkeramik, sanitetskeramik, keramik, avancerad keramik) som används vid bränning av ugnen, på grund av belastningsförhållandena för att motstå bränningstemperaturen från rumstemperatur till många cykler, måste ha goda mekaniska egenskaper och termisk stötmotstånd; nytt energifält av litiumbatteri katodmaterial som används vid eldning av ugnen, förutom utmärkta mekaniska egenskaper och termisk chockbeständighet, men bör också ha utmärkt motståndskraft mot korrosionsegenskaper.

 Utvecklingen av högpresterande ugnar är av stor betydelse för eldning av högkvalitativa produkter. Smält mullit med hög renhet är det bästa råmaterialet för framställning av högkvalitativa ugnsmöbler på grund av dess goda värmechockbeständighet.

 Eldfast mullit-korund är ett av de vanliga materialen för ugnsmöbler nuförtiden, som har god högtemperaturhållfasthet, termisk chockbeständighet och kemisk stabilitet, och är särskilt lämpligt för lagereldade mjuka magnetmaterial (ferrit) och elektriskt isolerande keramik.

 Chen Guihua et al. förberedde en högtemperaturtryckplatta av mullit-korund med god termisk chockbeständighet genom att använda M75 elektrosmält mullit och elektrofuserad korund som aggregat, och aluminiumoxidgummi, -Al2O3-mikropulver och SiO2-mikropulver som bindningsmatris, och böjhållfasthetens retentionshastighet var 78 % efter två termiska stötar (1100 grader ⇌ vattenkylning), och ingen fraktur inträffade efter 23 termiska stötar.

 Hou Xiaojing et al. förberedda korund-mullitugnsmöbler med utmärkt värmechockbeständighet med partiklar av plattkorund, fint pulver och elektrofuserade mullitpartiklar som de huvudsakliga råmaterialen, och retentionshastigheten för rumstemperaturens böjhållfasthet efter tre termiska stötar (1100 grader ⇌ luftkylning) var uppe till 100 %, medan materialet hade hög böjhållfasthet vid hög temperatur (22,8 MPa vid 1400) grad).

 Shoukodi et al. fann att införandet av zirkon i korund-mullit eldfasta material beredda med platta korund och elektrofuserad mullit som de huvudsakliga råmaterialen ytterligare kunde förbättra värmechockbeständigheten hos korund-mullit ugnsmöbler, och mekanismen för förbättringen av motståndet mot termisk chock var enligt följande: zirkon sönderdelas till ZrO₂ och SiO₂ under sintringsprocessen, på den ena SiO2 migrerade utåt från ZrO2-aggregaten och producerade slutna porer; å andra sidan kan de ringformade mikrosprickorna mellan ZrO2-aggregaten och den omgivande mullitmatrisen på grund av termisk oanpassning sprida de spänningar som genereras under den termiska chockcykeln.

 När det gäller mullitråvara, Zhang Yongchen et al. jämförde prestandan hos påskjutarplattor av mullit-korund framställda av samma mängd mikrokristallin mullit och vanlig elektrofuserad mullit, och fann att tryckhållfastheten för de två typerna av påskjutarplattor var likartad, men när det gäller termisk chockbeständighet, antalet termiska stötarna hos påskjutarplattorna framställda av mikrokristallin mullit var 20 % högre än den hos påskjutarplattorna framställda av vanlig elektrosmält mullit, vilket tillskrevs det faktum att den inre mikrostrukturen hos elektrosmält mullit bidrar till att absorbera termiska spänningar för att förbättra motståndet mot termiska stötar. Detta beror på det faktum att den inre mikrostrukturen av mikrokristallin mullit bidrar till absorptionen av termisk stress, vilket förbättrar värmechockmotståndet.

 Cordierite har en låg värmeutvidgningskoefficient (rumstemperatur till 1000 grader, 2,5×10-⁶ grader -¹), vilket ger utmärkt motståndskraft mot värmechock. Den termiska expansionskoefficienten för kordierit är mindre än den för mullit. Oöverensstämmelsen mellan deras värmeutvidgningskoefficienter gör det lätt att bilda mikroskopiska sprickor i gränsytan mellan de två faserna, vilket bidrar till förbättringen av motståndskraften mot termisk chock hos mullit-kordieritmaterial. Skurplåt som en speciell ugnsmöbel för att stödja porslinsbitar, materialet är mestadels kordierit-mullit kompositmaterial. Fang Binxiang et al. M60 mullit och kordierit som huvudråvara, dextrin som bindemedel, framställde en höghållfast kordierit - mullit skjulplatta, i 1200 graders hög temperatur kan böjhållfastheten vara så hög som 17,7 MPa, på grund av materialets skelett består av mullit- och kordieritaggregat, de två av mullit, kordierit och lågaluminiumoxid och glasfaser med hög kiseldioxidhalt bestående av "kopplingsbryggan De två är fast förbundna med en "anslutningsbrygga" som består av faser av mullit, kordierit och låg-Al, syreglas med hög kiseldioxidhalt, vilket bidrar till att förbättra den mekaniska högtemperaturen egenskaper Även om mullit-kordierit eldfasta material har bra prestanda och låg kontaminering av porslinsdelar, har kordierit en låg smältpunkt och den maximala. servicetemperaturen för sina produkter är vanligtvis<1350℃.

 Med utvecklingen av nya energifordon, elektroniska mobila enheter och energilagring ökar efterfrågan på litiumbatterier, och ugnen som används för att bränna dess katodmaterial får också mer och mer uppmärksamhet. För närvarande är de vanligaste katodmaterialen för litiumbatterier LiCO₃, LiOH och LiCoO₂ och andra alkaliska material, sänkaren för eldning med en viss grad av erosion, i kombination med beredningsprocessen för varma och kalla cykler, jämfört med vanlig keramisk brännugn, litium batteri katod material bränning ugn i den kemiska stabiliteten och termisk chock motstånd ställa högre krav. Mullite har stark motståndskraft mot korrosion av Li- och Co-joner och är lämplig som råmaterial för katodmaterial för litiumbatterier som bränner ugnsmöbler. Zhai et al. fann att genom att studera erosionsmekanismen för batterikatodmaterial på mullit-sagger, reagerar Li₂O med mullit för att generera reaktionsprodukterna av LiAlSiO₄ och LiAlSi₂O6, som är relaterade till sagger-materialet, vilket resulterar i mikrosprickor, och termisk expansion och termisk chockbeständighet hos sagger-materialet är högre än i vanlig keramik. Missmatchningen leder till att mikrosprickor genereras, och därmed spjälkas och skadas ytan på den hängande ytan. Detta indikerar att erosionsbeständigheten hos enfas mullitsäckare inte är tillfredsställande. För att förbättra prestandan hos enfas mullitsagger för bränning av litiumbatteri katodmaterial, Shan Zhilin et al. använde M70 mullit och kordierit som aggregat för att framställa mullit-kordierit saggermaterial, och fann att materialet bildade ett skikt av reaktivt skyddsskikt som kunde motstå erosionen av katodmaterial under erosionsprocessen, och det hade en god motståndskraft mot erosionen av Li- och CO-joner.

 Jing Xie et al. undersökte erosionsmekanismen för LiCoO₂ på mullit-kordierit-säckare syntetiserad från alkalikoboltkarbonat och litiumkarbonat, och påpekade att LiO₂ producerad genom nedbrytning av Li₂CO₃ kan reagera med mullit och kordierit för att bilda LiAlO₂, -LiAli.Si. Volymförändringen till följd av erosionsreaktionen och den termiska expansionsmissanpassningen mellan den ursprungliga fysiska fasen och reaktionsprodukterna resulterade i tvärgående mikrosprickor inuti materialet och sprickor på ytan. Men när erosionsreaktionen fortskrider smälts mullit- och kordieritpartiklar med substratet och penetrationsskiktet är tätare än före erosionen, vilket hindrar den fortsatta diffusionen av LiO2, och saggern har stark erosionsbeständighet. Chen Yang et al. använde elektrosmält mullit och kordierit som de huvudsakliga råvarorna för att framställa en kordierit-mullit-sänkare med god motståndskraft mot Li₂(Ni0.8Co0.1Mn0.1)Oχ erosion vid 8 00 grader och en kvarvarande böjhållfasthet på 3,0~4,5 MPa efter fem värmechocker (1100 grader , vattenkylning).

 Chen Ning et al. använde mullit och kordierit som huvudsakliga råmaterial för att förbereda en sorts mullit-kordierit ugnsmöbler speciellt lämpliga för bränning av litiumjonbatteri katodmaterial, rumstemperaturens böjhållfasthet och tryckhållfastheten kan nå 9,5 respektive 58,8 MPa, och högtemperaturböjningsstyrkan styrkan vid 1100 grader är 11,4 MPa. Zhao Mengxi et al. använde lågkostnads ​​M60 mullit och kordierit som råmaterial, och vaxblandning som bindemedel för att producera en mullit-kordierit sagger lämplig för litiumbatteribränning med varmpressformsprutningsmetod. Zhao Mengxi et al. använde lågkostnad M60 mullit och kordierit som råmaterial och vaxblandning som bindemedel för att förbereda en mullit-kordierit sagger för litiumbatteribränning genom varmpressningsformsprutningsmetod.

 I mullit-kordierit materialsystem kan införandet av magnesium-aluminiumspinell eller aluminiumtitanat ytterligare förbättra materialets prestanda. Zhai et al. påpekade att magnesium-aluminiumspinell är den minst reaktiva med batterimaterialet och har bättre motståndskraft mot litiumerosion. Därför har spinellmaterialsystemet mullit-kordierit-magnesia-aluminium bättre erosionsbeständighet.

Liu Pengcheng et al. framställde en mullit-kordierit-magnesium-aluminiumspinell med goda mekaniska egenskaper med M70-mullit, kordierit och elektrosmält magnesium-aluminiumspinell som huvudråvara. Haisen Xu preparerade ett mullit-kordierit-spinell-sårmaterial med god motståndskraft mot litiumkoboltaterosion och termisk chock genom att syntetisera kordierit och in-situ syntetisera spinell med M70 mullit som aggregat. Yingna Zhao et al. fann att införandet av aluminiumtitanat i eldfasta material av mullit-kordierit kunde förbättra materialens värmechockbeständighet, och böjhållfastheten i rumstemperatur efter fem termiska stötar (1100 grader, vattenkylning) nådde 9,4 MPa.

 Jämfört med kordierit har aluminiumtitanat en lägre värmeutvidgningskoefficient (1,5 × 10-⁶ grad -¹ från rumstemperatur till 1000 grader) och en högre smältpunkt, vilket gör det till den bästa högtemperaturbeständiga av nuvarande lågexpansionsmaterial. När mullit och aluminiumoxidtitanat används tillsammans kan mullit-aluminiumoxidtitanatugnar med god termisk chockbeständighet och höga driftstemperaturer erhållas. Huang et al. visade att mullit förbättrar gitterstabiliteten hos aluminiumoxidtitanat när det dopas in i aluminiumoxidtitanatmatrisen, vilket i sin tur förhindrar nedbrytningen av aluminiumoxidtitanat.Kim et al. fann att stabiliteten hos aluminiumoxidtitanat kan nå upp till 80 % när mullit är närvarande i aluminiumoxidtitanatmaterialet.

 För att lösa problemet med låg hållfasthet hos aluminiumoxidtitanat som ett högtemperaturugnsmöbelmaterial, har Yin Hongfeng et al. syntetiserade in situ en mullit-aluminiumoxid titanat ugnsmöbel med god termisk chockbeständighet och hög böjhållfasthet vid hög temperatur (1400 grader, 11,4 MPa) genom att använda M60 mullit, industriell aluminiumoxid, titanoxid och Suzhou-jord som de huvudsakliga råvarorna, vilket är lämplig för brännugnsmöbler av hårda magnetiska material.

 RenYing et al. syntetiserade en in situ mullit-aluminiumtitanatugnsmöbel med en servicetemperatur lägre än 1400 grader och en produktlastkapacitet på mindre än eller lika med 8 kg genom att använda M60 mullit, titandioxid, industriell aluminiumoxid och Suzhou-jord som råmaterial. På grund av oöverensstämmelsen mellan termisk expansionskoefficient för mullit och aluminiumoxidtitanat kan mikrosprickorna som bildas inuti materialet bromsa spänningskoncentrationen under termisk chockmiljö och minska den elastiska töjningsenergin i materialet som leder till termisk chockfraktur, alltså förbättrar materialets värmechockbeständighet. Mullit-aluminium titanat ugnsmöbler kan delvis ersätta de dyrare mullit-korund ugnsmöblerna som en lagerplatta för bränning av mjuka magnetiska material, och samtidigt i lågtemperatursektionen (Mindre än eller lika med 1250 grader C) kan också användas för att ersätta mullit - kordieritugnsmöbler för dagligt bruk keramik, arkitektonisk keramik, sanitetskeramik och konstkeramikbränning.

 Kiselkarbid har hög hållfasthet, värmeledningsförmåga, slitstyrka, kemisk korrosionsbeständighet och andra egenskaper, så kiselkarbidugnsmöblerna har utmärkt värmechockbeständighet, hög slitstyrka och rumstemperatur och hög temperaturhållfasthet. Emellertid är oxidationen av kiselkarbid mer signifikant över 1300 grader, därför är appliceringstemperaturen för tryckplattan av kiselkarbid begränsad.

För att förbättra oxidationsbeständigheten hos kiselkarbidbaserade ugnsmöbler, har Shi Jinxiong et al. förberedd kiselkarbid-mullit-baserade ugnsmöbler med kiselkarbid, M70 sintrad mullit och SiO₂-mikropulver som råmaterial. Med ökningen av mullittillsats från 5 % (vikt) till 25 % (vikt) förbättrades oxidationsbeständigheten och värmechockbeständigheten hos ugnsmöblerna efter kalcinering vid 1300 grader i atmosfärisk atmosfär.