Spinel magnesium aluminium (MgAl2O, MgO·Al2O atau MA) mempunyai sifat mekanikal suhu tinggi yang unggul, rintangan pengelupasan yang sangat baik dan rintangan kakisan. Ia merupakan seramik suhu tinggi yang paling tipikal dalam sistem Al2O-MgO. Pertumbuhan keutamaan butiran kristal kalsium heksaaluminat (CaAl12O19, CaO·6AlO atau CA6) di sepanjang satah basal menjadikannya tumbuh menjadi morfologi platelet atau jarum, yang dapat meningkatkan ketahanan bahan dengan ketara. Kalsium dialuminat (CaAlO atau CaO·2Al203, CA2) mempunyai pekali pengembangan haba yang rendah. Apabila CAz digabungkan dengan bahan lain dengan takat lebur yang tinggi dan pekali pengembangan yang tinggi, ia dapat menahan kerosakan yang disebabkan oleh kejutan haba dengan baik. Oleh itu, komposit MA-CA telah mendapat perhatian meluas sebagai jenis bahan seramik suhu tinggi yang baharu dalam industri suhu tinggi kerana sifat komprehensif CA6 dan MA-nya.
Dalam kertas kerja ini, seramik MA, komposit seramik MA-CA2-CA dan komposit seramik MA-CA telah disediakan melalui pensinteran fasa pepejal suhu tinggi, dan pengaruh mineralizer terhadap sifat-sifat bahan seramik ini telah dikaji. Mekanisme pengukuhan mineralizer terhadap prestasi seramik telah dibincangkan, dan hasil penyelidikan berikut telah diperolehi:
(1) Keputusan menunjukkan bahawa ketumpatan pukal dan kekuatan lenturan bahan seramik MA meningkat secara beransur-ansur dengan peningkatan suhu pensinteran. Selepas pensinteran pada 1600 selama 2 jam, prestasi pensinteran seramik MA adalah lemah, dengan ketumpatan pukal 3.17g/cm3 dan nilai kekuatan lenturan 133.31MPa. Dengan peningkatan mineralizer Fez03, ketumpatan pukal bahan seramik MA meningkat secara beransur-ansur, dan kekuatan lenturan mula-mula meningkat dan kemudian menurun. Apabila jumlah tambahan ialah 3wt. %, kekuatan lenturan mencapai maksimum 209.3MPa.
(2) Prestasi dan komposisi fasa seramik MA-CA6 berkaitan dengan saiz zarah bahan mentah CaCO dan a-AlO, ketulenan a-Al2O3, suhu sintesis dan masa pegangan. Menggunakan CaCO bersaiz zarah kecil dan a-AlzO3 ketulenan tinggi sebagai bahan mentah, selepas pensinteran pada 1600℃ dan ditahan selama 2 jam, seramik MA-CA6 yang disintesis mempunyai kekuatan lenturan yang hebat. Saiz zarah CaCO3 memainkan peranan penting dalam pembentukan fasa CA dan pertumbuhan serta perkembangan butiran kristal dalam bahan seramik MA-CA6. Pada suhu tinggi, bendasing Si dalam a-Alz0 akan membentuk fasa cecair sementara, yang menjadikan morfologi butiran CA6 berkembang daripada platelet kepada setara.
(3) Kesan mineralizer ZnO dan Mg(BO2)z terhadap sifat komposit MA-CA dan mekanisme pengukuhan telah dikaji. Didapati bahawa larutan pepejal (Mg-Zn)AI2O4 dan fasa cecair yang mengandungi boron yang dibentuk oleh mineralizer ZnO dan Mg(BO2)z menjadikan saiz butiran MA lebih kecil dan kandungan MA meningkat. Fasa-fasa padat ini disalut dengan zarah MA mikrokristalin untuk membentuk jasad padat tersebar serantau, yang membawa kepada transformasi butiran CA6 kepada butiran setara, sekali gus menggalakkan pemadatan bahan seramik MA-CA dan meningkatkan kekuatan lenturannya.
(4) Dengan menggunakan Al2O yang tulen secara analitik dan bukannya a-AlzO, komposit seramik MA-CA2-CA telah disintesis daripada bahan mentah yang tulen secara analitik. Kesan mineralizer SnO₂ dan HBO terhadap sifat fizikal dan mekanikal, mikrostruktur dan komposisi fasa komposit telah dikaji.
Keputusan menunjukkan bahawa larutan pepejal dan fasa cecair sementara yang mengandungi boron muncul dalam bahan seramik selepas penambahan mineralizer SnO2 dan H2BO; masing-masing, ia menjadikan fasa CA2 berubah kepada fasa CA dan mempercepatkan pembentukan MA dan CA6, sekali gus meningkatkan aktiviti pensinteran bahan seramik. Fasa padat yang dibentuk oleh Ca berlebihan menjadikan ikatan antara butiran MA dan CA6 ketat, yang meningkatkan sifat mekanikal bahan seramik.
Masa siaran: 29 Ogos 2023