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耐火材料中不同添加劑對鈦酸鋁材料的影響

編輯:耐火澆注料   時間:2019-12-17    瀏覽:   
鈦酸鋁(Al2TiO5)熱膨脹系數(<1.5x10-6℃)低、熔點(1860℃)高,因而耐高溫、抗熱震性能好。但鈦酸鋁陶瓷存在兩大致命弱點:

一是本身熱膨脹系數的各向異性造成其內部出現大量的微裂紋,其強度顯著降低;

二是在750~130 0℃溫度范圍內,易分解成金紅石和剛玉相,造成其局部內應力集中與熱膨脹系數增大,從而失去其優良的抗熱震性。



因此要使鈦酸鋁得到應用,首先必須提高其強度并抑制分解。

有學者通過在鈦酸鋁中分別引入SiO2、MgO、Fe2O3、Y2O3、La2O3和CeO2作為添加劑,1540℃保溫4h, 探討不同添加劑對鈦酸鋁熱膨脹系數大小的影響。

結果顯示:SiO2、MgO添加10%時,鈦酸鋁的熱膨脹系數最小;引 入1~4mol%Fe2O3時,鈦酸鋁的熱膨脹系數保持不變;引入少量稀土元素氧化物(Y2O3、La2O3、CeO2)能顯著降低 鈦酸鋁的熱膨脹系數,稀土元素氧化物加入量不宜大于6%,引入1~4mol%CeO2或2mol%La2O3能將鈦酸鋁的熱膨脹系數降至接近于零,這為研制零膨脹材料提供了一種新的方法。



有學者研究了莫來石添加劑對鈦酸鋁陶瓷熱分解影響的機理:

一是Si4+在高溫下擴散到鈦酸鋁晶體中發生置換或填隙反應,產生固溶化的鈦酸鋁晶體,穩定了晶格;

其二是因熱膨脹差異造成莫來石晶粒對鈦酸鋁晶體的壓應力,起到 束縛Ti4+、Al3+離子、增強抑制晶格受熱畸變的作用,有效提高了鈦酸鋁的熱穩定性。



鈦酸鋁-莫來石復合材料不僅可保持優良的低膨脹、高機械強度的性能且在高溫下鈦酸鋁晶體的分解得到了有效的抑制,最佳的莫來石配比在30~5 0%(wt)。

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