Kokeilumenettely
Käytä taulukkokorundia, sulatettua korundia, sintrattua alumiini-magnesium-spinelliä, sulatettua magnesiumoksidia, -Al2O3-mikrojauhetta, piidioksidimikrojauhetta ja puhdasta kalsiumaluminaattisementtiä jne. Kuivaus 110 asteessa, poltto 1000 asteessa × 3h ja 1500 asteessa × 3h.
Määritä näytteen näennäinen huokoisuus, irtotiheys, puristuslujuus, taivutuslujuus, lineaarinen muutosnopeus ja 1400 astetta × 1h lämpötaivutuslujuus käsittelyn jälkeen eri lämpötiloissa GB:n mukaan; testaa näytteen lineaarista muutosnopeutta kuormitettuna, paine on 0,196 MPa, lämmitysnopeus on 10 astetta / min, maksimilämpötila on 1500 astetta ja lämpötila pidetään 3 tuntia; kuonankestävyyskokeessa käytetään upokasmenetelmää, ja upokkaan laitettiin 150 g muuntimen lopullista kuonaa (wCaO36,84 prosenttia, wSiO214,77 prosenttia, wAl2O328,17 prosenttia, wFeO7,95 prosenttia, wMnO4 0,58 prosenttia) ja sen jälkeen kun se oli käsitelty MoSi2-sauva-sähköuunissa 1650 asteessa × 3 h, se leikattiin upokkaan keskitasoa pitkin upokkaan kuonan korroosion ja tunkeutumissyvyyden mittaamiseksi; kemiallinen analyysi, optinen mikroskooppi, röntgendiffraktio, Kuonakorroosion jälkeiset näytteet analysoidaan elektronisilla koettimilla.
Tulokset ja analyysit
3.1 Puhtaiden alumiini-magnesiumvalujen ominaisuudet ja tärkeimmät vaikuttavat tekijät
Erittäin puhtaat alumiini-magnesiumvalut on kehitetty alumiini- ja magnesiumvalujen pohjalta. Tarkoituksena on parantaa alumiinivalujen korroosionkestävyyttä ja suorituskykyä korkeissa lämpötiloissa sekä parantaa niiden läpäisevyyttä ja lämpöshokkikestävyyttä. Sen annostuspiste osuu MgO-Al2O3-binäärifaasikaavion alumiinipuolelle.
Valettavan Al2O3:n pääkomponentti reagoi MgO:n kanssa muodostaen spinelliä korkeassa lämpötilassa, johon liittyy noin 7 prosentin tilavuuslaajeneminen. Tämän paisuntajännityksen aiheuttaman halkeiluvaurion hillitsemiseksi tutkittiin kokeellisesti kahden eri raaka-aineen, sulatetun magnesiumoksidin ja magnesiumoksidi-alumiinioksidispinellin, vaikutuksia materiaalin kuonankestävyyteen. Tulokset osoittavat, että kun tietty määrä magnesiumoksidia lisätään, valukappale voidellaan pienessä määrässä nestefaasia, varsinkin kun sitä käytetään, se altistetaan sulan teräksen hydrostaattiselle paineelle, reaktiosintraus edistyy ja löysä runko spinellin laajeneminen edistetään olla enemmän tiivistynyt. Magnesia voi saada valukappaleen edelleen osoittamaan mikrolaajenemista korkeassa lämpötilassa, säilyttämään eheyden ja on myös hyödyllinen korroosiohäviön vähentämisessä. Kuitenkin mitä karkeampi magnesiumoksidin kriittinen hiukkaskoko on tai yli 4C lisää, sitä suurempi laajeneminen, rakenteen heikkeneminen, kuonan tunkeutumisen syveneminen ja korroosiohäviön taipumus kasvaa.
Esisynteettisen spinellin käyttöönotto sulatetun magnesiumoksidin korvaamiseksi, tutkimus uskoo, että mitä teoreettisempi spinellipitoisuus on, sitä parempi on valuvanteen korroosionkestävyys ja kuonan tunkeutumissyvyys on pienin, kun spinellipitoisuus on 10–30 prosenttia. ja spinellipitoisuus on 10-30 prosenttia. Kun pitoisuus ylittää 50 prosenttia, se näyttää nousutrendin spinellipitoisuuden kasvaessa. Spinellihiukkaskoko, jossa hienojakoinen jauhe jakautuu tasaisesti, on tehokkain estämään kuonan tunkeutumisen aiheuttamaa rakenteellista halkeilua. Tutkimuksessa havaittiin, että spinellikomponentilla on ratkaiseva rooli itse spinelliklinkkerin ja korundin kanssa sekoitettujen valukappaleiden kuonankestävyydessä, ja spinellin MgO on ihanteellinen 3–5 prosenttia. Piidioksidimikrojauhe on myös tehokas estämään spinellin laajenemisjännityksen muodostumista. Tutkimukset ovat osoittaneet, että alhaisessa lämpötilassa piimikrojauhe ja MgO-jauhe muodostavat MSH-ainetta, joka voi estää periklaasin hydratoitumisen, parantaa valukappaleiden juoksevuutta ja lisätä valumateriaalien tiheyttä. Absorboi korkean lämpötilan paisuntajännitys, mutta lisätyn piimikrojauheen määrä kasvaa, nestefaasin muodostuminen lisääntyy korkeassa lämpötilassa ja korkean lämpötilan virumisvastus pienenee. Kuten kuvasta 2 näkyy, materiaali on altis ylisintrautumiseen ja halkeilulle sulan teräksen paineen alla. lisääntyvät, halkeamat levenevät ja halkeilu syvenee. Yleensä käytetään sementin ja piidioksidin höyrykomposiittisideainetta.
Sopiva määrä runsaasti alumiinioksidia sisältävää sementtihydraattia dehydratoidaan muodostaen CA-sarjan erittäin aktiivisia aineita, jotka on helppo reagoida kemiallisesti lisätyn Al2O3-jauheen kanssa noin 1000 astetta.
Yhteenvetona voidaan todeta, että sekä Al-spinel-valuilla että Al-Mg-valulla on hyvä mikrorakenteen tasaisuus, korkean lämpötilan virumisenkestävyys, lämpöshokkivakaus ja kuonan eroosion ja tunkeutumisenkestävyys. Suurin ero näiden kahden välillä on, että edellinen esittelee esisyntetisoidun spinellin, jolla on alhainen lujuus eri lämpötiloissa polton jälkeen, korkea korkean lämpötilan taivutuslujuus, hyvä tilavuuden vakaus ja pieni lineaarinen muutosnopeus; jälkimmäinen reagoi muodostaen spinelliä, kun sitä käytetään korkeassa lämpötilassa, ja erilainen Sillä on korkea lujuus korkeassa lämpötilassa palamisen jälkeen, vahva virumisvastus korkeassa lämpötilassa, tiiviys ja suuri lineaarinen muutosnopeus.
3.2 Erittäin puhtaiden alumiini-magnesiumvalujen vauriot
Alumiini-spinellivalu ja alumiini-magnesiumvalettava ovat olennaisesti sama järjestelmä korkeassa lämpötilassa, ja tärkeimmät kidefaasit ovat korundi ja alumiinirikas spinelli. Valettavien kuonankestävyyteen vaikuttavat tekijät ovat hyvin monimutkaisia, kuten teräslaatu, kuonan koostumus, sulatusolosuhteet jne., mutta niitä ohjaa pääasiassa valuvanteen mineraalikoostumus ja mikrorakenne. Runsaasti alumiinia sisältävän spinellikuonan FeO ja MnO tunkeutuvat ensin kationien reikiin ja korvaavat osan MgO:sta muodostaen spinellin kiinteän yhdistelmäliuoksen, jonka tyypillinen koostumus on Mg0.70Mn 0.08Fe0.21Al2.00O4. Elektronikoetinanalyysi osoittaa, että samalla alueella hieno Fe:n ja Mn:n kiinteä liukoisuus hiukkasten spinelliin on suunnilleen sama, kun taas Fe- ja Mn-alkuaineiden pitoisuus suurempien spinellihiukkasten reunassa on paljon suurempi kuin hiukkasten sisäpuolelle. Analyysi osoittaa myös, että spinellin hilavakio pienenee vähitellen työpinnan sivulta sisäänpäin, mikä on yhdenmukainen kunkin kerroksen Fe2O3-pitoisuuden muutoksen kanssa. Vahvuus on lähempänä alkuperäisen kerroksen spinelliä.
Korundi imee kuonassa olevaa CaO:ta muodostaen kalsiumaluminaattimineraaleja ja jähmettyy. Optinen mikroskooppihavainnointi osoittaa, että näytteen läpäisevän kerroksen korundihiukkasten reunalla on levymäinen kalsiumaluminaattireaktioympyrä ja matriisissa on suuri määrä neulamaisia CA6-mineraaleja. SiO2 edistää CA6:ta Kun kide kasvaa, huokoset hienonevat muodostaen tiheämmän sulkukerroksen, ja jäännöskuona on runsaasti SiO2:ta ja muuttuu viskoosiksi ja vaikeasti läpäiseväksi.
Toisin kuin alumiini-spinellivalu, vaikka alumiini-magnesiumvalu muodostaa korkeassa lämpötilassa nestemäisempiä faaseja, MgO:n ja Al2O3:n reaktiolla äskettäin muodostuneessa spinellissä on hienojakoisia rakeita, monia vikoja ja pieniä hilavakioita. Spinelli on hienojakoisempaa, mikä edistää Al2O3:n kiinteää liukenemista spinelliin muodostaen alumiinirikkaan spinellin, jossa on suurempi pitoisuus hilavirheitä, ja myös valettava on tiheämpi. Siksi kuonankestävyys, erityisesti kuonan läpäisykyky, on parempi. Mikroskooppinen havainto osoittaa, että näytteen muuttuneessa kerroksessa olevat komposiittispinellirakeet ovat täysin kehittyneitä ja euhedraalisia, ja niiden raekoko on noin 15-40 mm, ja jotkut ovat jopa 120 mm. FeO:n ja MnO:n kiinteä liukoisuus spinelliin on lisääntynyt huomattavasti. Koostumus Mg0.68Mn0.17Fe0.47Al1.79O4.
Tiivistettynä
(1) Spinellin, magnesiumoksidin, piidioksidin mikrojauheen ja sementin sekoitusmäärän kohtuullinen valinta ja ihanteellisen mikrorakenteen hallinta ovat välttämättömiä erittäin puhtaiden alumiini-magnesiumvalujen, joiden suorituskyky on vakaa, saamiseksi.
(2) Vaikka kehitetyillä erittäin puhtailla Al-Mg-valetuilla on erilaiset ominaisuudet, niillä kaikilla on hyvä mikrorakenteen tasaisuus, korkean lämpötilan virumisenkestävyys, lämpöshokkistabiilisuus sekä kuonaeroosion ja tunkeutumiskestävyys.
(3) Erittäin puhtaiden alumiini-magnesiumvalujen kuonanestomekanismi: Spinelli vangitsee FeO:ta ja MnO:ta kuonassa täyttääkseen sen kationireiät, korvaa MgO:n muodostaen komposiittispinelliä, korundi absorboi CaO:ta CA2:n, CA6:n, SiO6 edistää CA6-kidettä. jyvät kasvavat muodostaen tiheämmän sulkukerroksen, ja jäännöskuona sisältää runsaasti SiO2:ta ja paksuuntuu, mikä parantaa kuonan tunkeutumis- ja eroosionkestävyyttä. MgO:n ja Al2O3:n reaktiosta johtuen äskettäin muodostuneessa alumiini-magnesiumvaletussa spinellissä on hienojakoisia rakeita ja monia vikoja. Siksi alumiinispinellin kuonankestävyys on vahvempi kuin alumiini-spinellivalujen.
