Uporaba mulita in njegovih kompozitnih ognjevzdržnih materialov v keramični industriji

 Pohištvo za peči (sagger, lopa plošča, potisna plošča itd.) je v industrijski peči v procesu praženja na praženih surovcih, da igra vlogo pri razmiku, podpori, podpori, blaženju, zaščiti itd. Naprave.

 Tradicionalni keramični izdelki (gradbena keramika, sanitarna keramika, keramika, napredna keramika), ki se uporabljajo pri žganju v peči, morajo imeti zaradi pogojev obremenitve, da prenesejo temperaturo žganja od sobne temperature do številnih ciklov, dobre mehanske in toplotne lastnosti. odpornost na udarce; novo energetsko polje katodnih materialov litijeve baterije, ki se uporabljajo pri žganju peči, poleg odličnih mehanskih lastnosti in odpornosti na toplotne udarce, morajo imeti tudi odlično odpornost proti koroziji.

 Razvoj visoko zmogljive peči je velikega pomena za žganje visokokakovostnih izdelkov. Taljeni mulit visoke čistosti je najboljša surovina za pripravo visokokakovostnega pohištva za peči zaradi dobre odpornosti na toplotne udarce.

 Mulitno-korundni ognjevzdržni material je danes eden glavnih materialov za pohištvo za peči, ki ima dobro visokotemperaturno trdnost, odpornost na toplotne udarce in kemično stabilnost ter je še posebej primeren za materiale z mehkimi magneti (feriti) in električno izolacijsko keramiko.

 Chen Guihua et al. pripravili visokotemperaturno potisno ploščo iz mulit-korunda z dobro odpornostjo na toplotne udarce z uporabo elektrotaljenega mulita M75 in elektrotaljenega korunda kot agregatov ter aluminijevega oksida, mikropraha -Al₂O3 in mikropraha SiO₂ kot vezne matrice, stopnja zadrževanja upogibne trdnosti pa je bila 78 % po dveh termičnih šokih (1100 stopinj ⇌ vodno hlajenje) in po 23 termičnih šokih ni prišlo do zloma.

 Hou Xiaojing et al. pripravljeno pohištvo za peč iz korunda in mulita z odlično odpornostjo na toplotne šoke z uporabo delcev ploščatega korunda, finega prahu in elektrotaljenih delcev mulita kot glavnih surovin, stopnja zadrževanja upogibne trdnosti pri sobni temperaturi po treh termičnih šokih (1100 stopinj ⇌ zračno hlajenje) pa se je povečala do 100 %, medtem ko je imel material visoko temperaturno upogibno trdnost (22,8 MPa pri 1400 stopinjah).

 Shoukodi et al. ugotovili, da lahko uvedba cirkona v korund-mulitne ognjevzdržne materiale, pripravljene s ploščastim korundom in elektrotaljenim mulitom kot glavnima surovinama, lahko dodatno izboljša odpornost pohištva za peč iz korund-mulita na toplotni udar, mehanizem izboljšanja odpornosti na toplotni šok pa je bil kot sledi: cirkon je v procesu sintranja razpadel na ZrO₂ in SiO₂, na eni strani je SiO₂ migriralo navzven od agregatov ZrO₂ in ustvaril zaprte pore; po drugi strani pa lahko mikrorazpoke v obliki obroča med agregati ZrO₂ in okoliškim mulitnim matriksom zaradi toplotnega neskladja razpršijo napetosti, ki nastanejo med ciklom termičnega šoka.

 Kar zadeva surovino mulita, Zhang Yongchen et al. primerjali zmogljivost potisnih plošč iz mulita in korunda, pripravljenih iz enake količine mikrokristalnega mulita in navadnega elektrotaljenega mulita, in ugotovili, da je tlačna trdnost obeh vrst potisnih plošč podobna, vendar glede odpornosti na toplotne udarce število toplotnih udarci potisnih plošč, pripravljenih iz mikrokristalnega mulita, so bili za 20 % večji kot pri potisnih ploščah, pripravljenih iz navadnega elektrotaljenega mulita, kar so pripisali dejstvo, da je notranja mikrostruktura elektrotaljenega mulita primerna za absorpcijo toplotnih napetosti za izboljšanje odpornosti na toplotne šoke. To je posledica dejstva, da je notranja mikrostruktura mikrokristalnega mulita ugodna za absorpcijo toplotne obremenitve, kar izboljša odpornost na toplotni udar.

 Kordierit ima nizek koeficient toplotnega raztezanja (sobna temperatura do 1000 stopinj, 2,5×10-⁶ stopinj -¹), kar zagotavlja odlično odpornost na toplotne udarce. Koeficient toplotnega raztezanja kordierita je manjši od koeficienta mulita. Neusklajenost med njihovimi koeficienti toplotnega raztezanja olajša nastanek mikroskopskih razpok na vmesniku obeh faz, kar prispeva k izboljšanju odpornosti mulit-kordieritnih materialov na toplotne udarce. Lopasta plošča kot posebno pohištvo za peč za podporo kosov porcelana, material je večinoma kordierit-mulit kompozitni material. Fang Binxiang et al. M60 mulit in kordierit kot glavna surovina, dekstrin kot vezivo, pripravljena visoko trdna kordieritno-mulitna lopa plošča, pri 1200 stopinjah visokotemperaturna upogibna trdnost je lahko tako visoka kot 17,7MPa, ker je skelet materiala sestavljen iz agregati mulit in kordierit, oba z mulitom, kordieritom in steklene faze z nizko vsebnostjo aluminijevega oksida in visoko vsebnostjo silicijevega dioksida in kisika, sestavljene iz "povezovalnega mostu". Obe sta trdno povezani s "povezovalnim mostom", sestavljenim iz steklenih faz mulita, kordierita in stekla z nizko vsebnostjo Al in visoko vsebnostjo silicijevega dioksida, kar prispeva k izboljšanju visoke -temperaturne mehanske lastnosti Čeprav imajo ognjevzdržni materiali mulit-kordierit dobre lastnosti in nizko onesnaženost porcelanskih delov, ima kordierit. nizko tališče, najvišja delovna temperatura njegovih izdelkov pa je običajno<1350℃.

 Z razvojem novih energetskih vozil, elektronskih mobilnih naprav in shranjevanja energije se povpraševanje po litijevih baterijah povečuje, vse več pozornosti pa dobiva tudi peč, ki se uporablja za žganje katodnega materiala. Trenutno so pogosto uporabljeni katodni materiali litijeve baterije LiCO₃, LiOH in LiCoO₂ ter drugi alkalni materiali, sagger za žganje z določeno stopnjo erozije, skupaj s postopkom priprave vročih in hladnih ciklov, v primerjavi z običajno pečjo za žganje keramike, Katodni materiali iz litijeve baterije v peči za kemično stabilnost in odpornost na toplotne udare postavljajo višje zahteve. Mulit je močno odporen proti koroziji zaradi ionov Li in Co in je primeren kot surovina za pohištvo v peči za žganje katodnega materiala litijeve baterije. Zhai et al. ugotovili, da s preučevanjem erozijskega mehanizma katodnega materiala akumulatorja na mulitnem saggerju Li₂O reagira z mulitom, da ustvari reakcijske produkte LiAlSiO₄ in LiAlSi₂O6, ki sta povezana z materialom saggerja, kar povzroči mikrorazpoke ter toplotno raztezanje in odpornost na toplotni udar sagger material je višji kot pri navadni keramiki. Neusklajenost povzroči nastanek mikrorazpok, s čimer se povešena površina zdrobi in poškoduje. To kaže, da odpornost enofaznega mulita proti eroziji ni zadovoljiva. Da bi izboljšali učinkovitost enofaznega mulitnega saggerja za žganje katodnega materiala litijeve baterije, so Shan Zhilin et al. uporabil M70 mulit in kordierit kot agregat za pripravo mulit-kordieritnega sagger materiala in ugotovil, da material tvori plast reaktivne zaščitne plasti, ki se lahko upre eroziji katodnega materiala med postopkom erozije, in ima dobro odpornost na erozijo ionov Li in CO.

 Jing Xie et al. je raziskal mehanizem erozije LiCoO₂ na mulitno-kordieritnem saggerju, sintetiziranem iz alkalijskega kobaltovega karbonata in litijevega karbonata, in poudaril, da lahko LiO₂, proizveden z razgradnjo Li₂CO3, reagira z mulitom in kordieritom, da tvori LiAlO₂, -LiAlSiO₄ in Li4SiO₄. Sprememba prostornine, ki je posledica reakcije erozije in neskladja toplotnega raztezanja med prvotno fizikalno fazo in reakcijskimi produkti, je povzročila prečne mikrorazpoke znotraj materiala in lomljenje na površini. Vendar pa se med potekom erozijske reakcije delci mulita in kordierita zlijejo s substratom, penetracijska plast pa je bolj gosta kot pred erozijo, kar ovira nadaljnjo difuzijo LiO₂, sagger pa ima močno odpornost proti eroziji. Chen Yang et al. uporabil elektrotaljeni mulit in kordierit kot glavni surovini za pripravo kordieritno-mulitnega saggerja z dobro odpornostjo na Li₂(Ni0.8Co0.1Mn0.1)Oχ erozijo pri 8 00 stopinj in preostala upogibna trdnost 3,0~4,5 MPa po petih toplotnih šokih (1100 stopinj , vodno hlajenje).

 Chen Ning et al. uporabil mulit in kordierit kot glavni surovini za pripravo neke vrste pohištva za peč iz mulita in kordierita, posebej primernega za žganje katodnega materiala litij-ionske baterije, upogibna trdnost pri sobni temperaturi in tlačna trdnost lahko dosežeta 9,5 oziroma 58,8 MPa, upogibnost pri visoki temperaturi trdnost pri 1100 stopinjah je 11,4 MPa. Zhao Mengxi idr. uporabil nizkocenovni mulit M60 in kordierit kot surovini ter mešanico voskov kot vezivo za izdelavo mulit-kordieritne saggerje, primerne za žganje z litijevo baterijo z metodo brizganja z vročim stiskanjem. Zhao Mengxi idr. uporabil poceni M60 mulit in kordierit kot surovini ter mešanico voskov kot vezivo za pripravo mulit-kordieritnega saggerja za žganje z litijevo baterijo z metodo vročega stiskanja z brizganjem.

 V materialnem sistemu mulit-kordierit lahko uvedba magnezijevo-aluminijevega spinela ali aluminijevega titanata dodatno izboljša učinkovitost materiala. Zhai et al. poudaril, da je magnezij-aluminijev spinel najmanj reaktiven z materialom baterije in ima boljšo odpornost proti litijevi eroziji. Zato ima materialni sistem mulit-kordierit-magnezit-aluminijev spinel boljšo odpornost proti eroziji.

Liu Pengcheng et al. pripravili mulit-kordierit-magnezij-aluminijev spinel sagger z dobrimi mehanskimi lastnostmi z uporabo M70 mulita, kordierita in elektrotaljenega magnezijevo-aluminijevega spinela kot glavne surovine. Haisen Xu je pripravil mulit-kordierit-spinel sagger material z dobro odpornostjo na erozijo litijevega kobaltata in toplotni šok s sintetiziranjem kordierita in in situ sintetiziranjem špinela z mulitom M70 kot agregatom. Yingna Zhao idr. ugotovili, da lahko uvedba aluminijevega titanata v ognjevzdržne materiale mulit-kordierit izboljša odpornost materialov na toplotne udarce in da je upogibna trdnost pri sobni temperaturi po petih toplotnih šokih (1100 stopinj, vodno hlajenje) dosegla 9,4 MPa.

 V primerjavi s kordieritom ima aluminijev titanat nižji koeficient toplotnega raztezanja (1,5 × 10-⁶ stopinj -¹ od sobne temperature do 1000 stopinj) in višje tališče, zaradi česar je najbolj odporen na visoke temperature trenutni materiali z nizko ekspanzijo. Ko se mulit in aluminijev oksid titanat uporabljata skupaj, je mogoče dobiti peči za mulit-aluminijev oksid titanat z dobro odpornostjo na toplotne udarce in visokimi delovnimi temperaturami. Huang et al. je pokazalo, da mulit izboljša stabilnost mreže aluminijevega titanata, ko je dopiran v matriko aluminijevega titanata, kar posledično preprečuje razgradnjo aluminijevega titanata. Kim et al. ugotovili, da lahko stabilnost aluminijevega titanata doseže do 80%, če je mulit prisoten v materialu aluminijevega titanata.

 Da bi rešili problem nizke trdnosti aluminijevega titanata kot visokotemperaturnega pohištvenega materiala za peč, so Yin Hongfeng et al. in situ sintetiziral pohištvo za peč iz mulit-aluminijevega titanata z dobro odpornostjo na toplotne udarce in visoko temperaturno upogibno trdnostjo (1400 stopinj, 11,4 MPa) z uporabo mulita M60, industrijske glinice, titanovega oksida in zemlje Suzhou kot glavnih surovin, ki je primerno za pohištvo v peči za žganje iz trdih magnetnih materialov.

 RenYing et al. sintetiziral in situ pohištvo za peč iz mulit-aluminijevega titanata z delovno temperaturo, nižjo od 1400 stopinj, in nosilnostjo izdelka manj kot ali enako 8 kg z uporabo mulita M60, titanovega dioksida, industrijske glinice in zemlje Suzhou kot surovin. Zaradi neusklajenosti med koeficienti toplotnega raztezanja mulita in aluminijevega titanata lahko mikrorazpoke, ki nastanejo v materialu, upočasnijo koncentracijo napetosti v okolju toplotnega šoka in zmanjšajo energijo elastične deformacije v materialu, ki vodi do zloma zaradi termičnega šoka. izboljšanje odpornosti materiala na toplotne udarce. Pohištvo za peč iz mulit-aluminijevega titanata lahko delno nadomesti dražje pohištvo za peč iz mulita-korunda kot nosilno ploščo za žganje mehkomagnetnih materialov in hkrati v nizkotemperaturnem delu ( manj kot ali enako 1250 stopinj C) se lahko uporablja tudi za zamenjavo pohištva za peč iz mulita - kordierita za keramiko za vsakodnevno uporabo, arhitekturno keramika, sanitarna keramika in umetniško žganje keramike.

 Silicijev karbid ima visoko trdnost, toplotno prevodnost, odpornost proti obrabi, odpornost proti kemični koroziji in druge lastnosti, zato ima pohištvo za peči iz silicijevega karbida odlično odpornost na toplotne udarce, visoko odpornost proti obrabi ter trdnost pri sobni in visoki temperaturi. Vendar pa je oksidacija silicijevega karbida pomembnejša nad 1300 stopinjami, zato je temperatura uporabe potisne plošče iz silicijevega karbida omejena.

Da bi izboljšali oksidacijsko odpornost pohištva za peči na osnovi silicijevega karbida, so Shi Jinxiong et al. pripravljeno pohištvo za peč na osnovi silicijevega karbida in mulita z uporabo silicijevega karbida, sintranega mulita M70 in mikropraška SiO₂ kot surovin. S povečanjem dodatka mulita s 5 % (w) na 25 % (w) sta se po žganju pri 1300 stopinjah v atmosferski atmosferi izboljšali odpornost proti oksidaciji in odpornost na toplotni udar pohištva peči.