Mitkä ovat mulliitin ominaisuudet? Kuinka sitä käytetään alumiinipii-piikarbidin tulenkestävissä materiaaleissa?
Mulliitti on mineraali, joka muodostuu alumiinisilikaateista korkeissa lämpötiloissa. Se muodostuu, kun alumiinisilikaatteja kuumennetaan keinotekoisesti, ja sitä käytetään usein korkean lämpötilan tulenkestävien materiaalien valmistukseen. Sen kemiallinen kaava on 3Al2O3·2SiO2. Teoreettisesti Al2O3-pitoisuus puhtaassa mulliitissa on noin 71,8 %. Normaalipaineessa se on ainoa yhdiste, joka voi esiintyä vakaasti Al2O3-SiO2-binäärifaasikaaviossa. Mulliitin kiderakenne on ortorombinen kidejärjestelmä. Keskimääräinen rakenne koostuu oktaedrisistä yhteisistä reunoista, jotka on yhdistetty ketjuun, joka on yhdensuuntainen C-akselin kanssa. Se sijaitsee yksikköyksikön solun projektiotason neljässä kärjessä ja keskellä. Kunkin yksikkökennon Z= kohdalla Oktaedriketju 1/2:ssa on kytketty [SiO4]- ja [AlO4]-tetraedriin, ja tetraedrit muodostavat c-akselin suuntaisen kaksoisketjun.
Mulliitti on c-akselia pitkin ulottuva neulamaisten tai pylväsmäisten kiteiden ketjumainen järjestely. Nämä neulamaiset tai pylväsmäiset kiteet leikkaavat toisiaan muodostaen lomitetun ja kiinteän verkkorakenteen. Tämä ominaisuus antaa mullites-tuotteille suhteellisen erinomaisen suorituskyvyn. Sillä on seuraavat ominaisuudet: sen kovuus on korkea, noin 6,7 (Mohsin kovuus), sen sulamispiste voi olla 1870 astetta, sen lämmönjohtavuus on 13,8 KJ/m·h·K ja sen lineaarinen laajeneminen on pieni esim. 20~1000 astetta Mulliittien lineaarinen laajenemisnopeus on 5,3×10-6/K ja kimmomoduuli on alhainen, välillä 160-200Gpa, mikä on noin puolet Al2O3:n ja SiC:n arvosta.
Mulliitilla on erinomaiset fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet, kuten korkea tulenkestävyys, hyvä lämpöshokin kestävyys ja virumisenkestävyys, korkea kuormituksen pehmenemislämpötila, hyvä tilavuuden vakaus ja korroosionkestävyys. Sen toinen ominaisuus on, että sen lujuus ja murtumisominaisuudet korkeissa lämpötiloissa kasvavat lämpötilan noustessa eivätkä heikkene. Esimerkiksi sen lujuus korkeassa 1300 asteen lämpötilassa on 1,7 kertaa suurempi kuin huoneenlämpötilassa. Kun lämpötila nousee yli 1800 astetta, mulliitin sisään alkaa muodostua pieniä määriä nestefaasia. Kun lämpötila saavuttaa 1850 astetta, mulliitti sulaa kokonaan. Siksi mulliittia käytetään laajalti sellaisilla aloilla kuin sementti, lasi, keramiikka, metallurgia, kemia, sähkövoima, maanpuolustus ja kaasu, ja siitä tulee kehittynyt tulenkestävä materiaali, joka täyttää käyttöehdot.
Alumiinipiikarbidin tulenkestävissä materiaaleissa pylväsmäiset ja neulanmuotoiset mulliittikiteet ovat limittäin toistensa kanssa muodostaen porrastetun verkkorakenteen. Tämä verkkorakenne voi muodostaa tiiviin yhdistelmän ympäröivien hiukkasten kanssa, jolloin tulenkestävä materiaali on suhteellisen lujaa. Mulliitin läsnäolo voi parantaa materiaalin lämpöshokin vakautta ja kuormituksen pehmenemislämpötilaa, mikä mahdollistaa alumiinipiikarbidin tulenkestävän materiaalin käytön paikoissa, joissa lämpötila on korkeampi ja vaihtuu usein.
