Primjena mulita i njegovih kompozitnih vatrostalnih materijala u keramičkoj industriji

 Namještaj peći (sagger, šupa, potisna ploča, itd.) nalazi se u industrijskoj peći u procesu pečenja na komadima za pečenje kako bi igrao ulogu u razmaku, potpori, potpori, amortizaciji, zaštiti itd. Uređaji.

 Tradicionalni keramički proizvodi (građevinska keramika, sanitarna keramika, keramika, napredna keramika) koji se koriste za pečenje u peći, zbog uvjeta opterećenja da izdrže temperaturu pečenja od sobne temperature do mnogih ciklusa, moraju imati dobra mehanička svojstva i toplinsku otpornost na udarce; novo energetsko polje katodnih materijala litijskih baterija koji se koriste u pečenju peći, osim izvrsnih mehaničkih svojstava i otpornosti na toplinski udar, ali također bi trebali imati izvrsnu otpornost na korozijska svojstva.

 Razvoj visokoučinkovite peći od velike je važnosti za pečenje visokokvalitetnih proizvoda. Topljeni mulit visoke čistoće najbolja je sirovina za izradu visokokvalitetnog namještaja za peći zbog svoje dobre otpornosti na toplinski udar.

 Mulit-korund vatrostalni je jedan od glavnih materijala za namještaj za peći danas, koji ima dobru otpornost na visoke temperature, otpornost na toplinske udare i kemijsku stabilnost, a posebno je prikladan za materijale s mekim magnetima (ferite) i električno izolacijsku keramiku.

 Chen Guihua i sur. pripremili visokotemperaturnu potisnu ploču od mulit-korunda s dobrom otpornošću na toplinske udare korištenjem M75 elektrofuzijskog mulita i elektrofuzijskog korunda kao agregata i aluminijeve gume, mikropraha -Al₂O3 i mikropraha SiO₂ kao vezne matrice, a stopa zadržavanja čvrstoće na savijanje bila je 78 % nakon dva toplinska udara (1100 stupnjeva ⇌ hlađenje vodom), a nakon 23 toplinska šoka nije došlo do loma.

 Hou Xiaojing i sur. pripremljeni namještaj za peći od korunda i mulita s izvrsnom otpornošću na toplinski udar upotrebom pločastih čestica korunda, finog praha i čestica elektrofuzijskog mulita kao glavnih sirovina, a stopa zadržavanja čvrstoće na savijanje na sobnoj temperaturi nakon tri toplinska šoka (1100 stupnjeva ⇌ hlađenje zrakom) je porasla do 100%, dok je materijal imao visoku čvrstoću na savijanje pri visokim temperaturama (22,8 MPa na 1400 stupnjeva).

 Shoukodi i sur. otkrili da bi uvođenje cirkona u korund-mulit vatrostalne materijale pripremljene s pločastim korundom i elektrofuzijskim mulitom kao glavnim sirovinama moglo dodatno poboljšati otpornost na toplinski udar korund-mulitnog namještaja peći, a mehanizam poboljšanja otpornosti na toplinski udar bio je kako slijedi: cirkon se u procesu sinterovanja razgradio na ZrO₂ i SiO₂, s jedne strane, SiO₂ je migrirao prema van od agregata ZrO₂ i stvorio zatvorene pore; s druge strane, mikropukotine u obliku prstena između ZrO₂ agregata i okolne matrice mulita zbog toplinske neusklađenosti mogu raspršiti naprezanja nastala tijekom ciklusa toplinskog udara.

 Što se tiče sirovina mulita, Zhang Yongchen et al. usporedio je performanse potisnih ploča od mulit-korunda pripremljenih od iste količine mikrokristalnog mulita i običnog elektrofuzijskog mulita i otkrio da je tlačna čvrstoća dviju vrsta potisnih ploča slična, ali u smislu otpornosti na toplinski udar, broj toplinskih udari potisnih ploča pripremljenih od mikrokristalnog mulita bili su 20% veći nego kod potisnih ploča pripremljenih od običnog elektrofuzijskog mulita, što se pripisuje činjenica da je unutarnja mikrostruktura elektrofuzijskog mulita pogodna za apsorbiranje toplinskih naprezanja kako bi se poboljšala otpornost na toplinske šokove. To je zbog činjenice da je unutarnja mikrostruktura mikrokristalnog mulita pogodna za apsorpciju toplinskog stresa, što poboljšava otpornost na toplinski udar.

 Kordijerit ima nizak koeficijent toplinske ekspanzije (sobna temperatura do 1000 stupnjeva , 2,5×10-⁶ stupnjeva -¹), što pruža izvrsnu otpornost na toplinski udar. Koeficijent toplinskog rastezanja kordijerita je manji od koeficijenta mulita. Neusklađenost između njihovih koeficijenata toplinske ekspanzije olakšava stvaranje mikroskopskih pukotina na sučelju dviju faza, što je pogodno za poboljšanje otpornosti mulit-kordijeritnih materijala na toplinski udar. Ploča za šupu kao poseban namještaj za peći za podupiranje porculanskih komada, materijal je uglavnom kompozitni materijal kordierit-mulit. Fang Binxiang i sur. M60 mulit i kordierit kao glavna sirovina, dekstrin kao vezivno sredstvo, pripremljena je kordieritno-mulitna prolivena ploča visoke čvrstoće, čvrstoća savijanja na visokoj temperaturi od 1200 stupnjeva može biti čak 17,7MPa, jer se kostur materijala sastoji od agregati mulit i kordierit, dva po mulit, kordierit i Staklene faze s niskim udjelom glinice i s visokim udjelom silicija-kisika sastavljene od "spojnog mosta" Obje su čvrsto povezane "spojnim mostom" koji se sastoji od staklenih faza s niskim udjelom Al i visokim udjelom silicijevog dioksida, što je pogodno za poboljšanje visoke -temperaturna mehanička svojstva Iako mulit-kordijeritni vatrostalni materijali imaju dobre performanse i nisku kontaminaciju porculanskih dijelova, kordierit ima nisko talište, a maksimalna radna temperatura njegovih proizvoda obično je<1350℃.

 S razvojem novih energetskih vozila, elektroničkih mobilnih uređaja i pohranjivanja energije, potražnja za litijskim baterijama raste, a sve više pažnje privlači i peć koja se koristi za pečenje katodnog materijala. Trenutno, najčešće korišteni katodni materijali litijeve baterije su LiCO₃, LiOH i LiCoO₂ i drugi alkalni materijali, sagger za pečenje s određenim stupnjem erozije, zajedno s postupkom pripreme toplih i hladnih ciklusa, u usporedbi s običnom peći za pečenje keramike, litijeva baterija katodnih materijala za pečenje u peći u kemijskoj stabilnosti i otpornosti na toplinski udar iznijeli su veće zahtjeve. Mulit ima jaku otpornost na koroziju ionima Li i Co i prikladan je kao sirovina za namještaj za peći za pečenje katodnog materijala litijeve baterije. Zhai et al. otkrili su da proučavanjem mehanizma erozije katodnog materijala baterije na mulitu, Li₂O reagira s mulitom kako bi proizveo produkte reakcije LiAlSiO₄ i LiAlSi₂O6, koji su povezani s materijalom saggera, što rezultira mikropukotinama i otpornošću na toplinsko širenje i toplinski udar Sagger materijal je veći od obične keramike. Neusklađenost dovodi do stvaranja mikropukotina, a samim time se površina saggera lomi i oštećuje. Ovo ukazuje da otpornost na eroziju jednofaznog mulitnog saggera nije zadovoljavajuća. Kako bi se poboljšala izvedba jednofaznog mulitnog saggera za pečenje katodnog materijala litijeve baterije, Shan Zhilin et al. koristio je M70 mulit i kordierit kao agregat za pripremu mulit-kordieritnog sagger materijala i otkrio da materijal formira sloj reaktivnog zaštitnog sloja koji se može oduprijeti eroziji katodnog materijala tijekom procesa erozije i ima dobru otpornost na eroziju iona Li i CO.

 Jing Xie i dr. istraživao je mehanizam erozije LiCoO₂ na mulitno-kordijeritskom saggeru sintetiziranom iz alkalnog kobalt karbonata i litij karbonata, i istaknuo da LiO₂ proizveden razgradnjom Li₂CO3 može reagirati s mulitom i kordijeritom u obliku LiAlO₂, -LiAlSiO₄ i Li4SiO₄. Promjena volumena koja je posljedica reakcije erozije i neusklađenosti toplinske ekspanzije između izvorne fizičke faze i produkata reakcije rezultirala je poprečnim mikropukotinama unutar materijala i pucanjem na površini. Međutim, kako se odvija reakcija erozije, čestice mulita i kordijerita stapaju se s podlogom, a sloj prodiranja je gušći nego prije erozije, što ometa daljnju difuziju LiO₂, a sagger ima jaku otpornost na eroziju. Chen Yang i sur. koristio elektrofuzijski mulit i kordierit kao glavne sirovine za pripremu kordierit-mulitnog saggera s dobrom otpornošću na Li₂(Ni0.8Co0.1Mn0.1)Oχ eroziju na 8 00 stupnjeva i preostala čvrstoća na savijanje od 3,0~4,5 MPa nakon pet toplinskih udara (1100 stupnjeva , vodeno hlađenje).

 Chen Ning i sur. upotrijebili su mulit i kordierit kao glavne sirovine za pripremu vrste mulit-kordijeritnog namještaja za peći posebno pogodnog za pečenje katodnog materijala litij-ionskih baterija, čvrstoća na savijanje i čvrstoća na pritisak na sobnoj temperaturi mogu doseći 9,5 odnosno 58,8 MPa, a savijanje na visokoj temperaturi čvrstoća na 1100 stupnjeva je 11,4 MPa. Zhao Mengxi i sur. koristio je jeftini M60 mulit i kordierit kao sirovine, te smjesu voska kao vezivno sredstvo za proizvodnju mulit-kordijeritnog saggera prikladnog za pečenje litijskih baterija metodom vrućeg injekcijskog prešanja. Zhao Mengxi i sur. upotrijebio je jeftini M60 mulit i kordierit kao sirovine i smjesu voska kao vezivno sredstvo za pripremu mulit-kordijeritnog saggera za pečenje litijske baterije metodom injekcijskog prešanja.

 U materijalnom sustavu mulit-kordijerit, uvođenje magnezij-aluminij spinela ili aluminij titanata može dodatno poboljšati performanse materijala. Zhai et al. istaknuo je da je magnezij-aluminijski spinel najmanje reaktivan s materijalom baterije i ima bolju otpornost na eroziju litija. Stoga materijalni sustav mulit-kordijerit-magnezit-aluminij ima bolju otpornost na eroziju.

Liu Pengcheng i sur. pripremio mulit-kordijerit-magnezij-aluminij spinel sagger s dobrim mehaničkim svojstvima koristeći M70 mulit, kordierit i elektrofuzijski magnezij-aluminij spinel kao glavne sirovine. Haisen Xu pripremio je mulit-kordierit-spinel sagger materijal s dobrom otpornošću na eroziju litij kobaltata i toplinski udar sintetizirajući kordierit in situ i spinel s M70 mulitom kao agregatom. Yingna Zhao i sur. otkrili su da uvođenje aluminijevog titanata u vatrostalne materijale mulit-kordijerit može poboljšati otpornost materijala na toplinske udare, a čvrstoća na savijanje na sobnoj temperaturi nakon pet toplinskih šokova (1100 stupnjeva, vodeno hlađenje) dosegnula je 9,4 MPa.

 U usporedbi s kordijeritom, aluminijev titanat ima niži koeficijent toplinske ekspanzije (1,5 × 10-⁶ stupanj -¹ od sobne temperature do 1000 stupnjeva ) i višu točku taljenja, što ga čini najboljim otpornim na visoke temperature trenutni materijali niske ekspanzije. Kada se mulit i aluminijev titanat koriste zajedno, mogu se dobiti peći mulit-aluminijevog titanata s dobrom otpornošću na toplinski udar i visokim radnim temperaturama. Huang et al. pokazalo je da mulit poboljšava stabilnost rešetke aluminijevog titanata kada se dopira u matricu aluminijevog titanata, što zauzvrat sprječava razgradnju aluminijevog titanata. Kim et al. otkrili su da stabilnost aluminijevog titanata može doseći i do 80% kada je mulit prisutan u materijalu aluminijevog titanata.

 Kako bi riješili problem niske čvrstoće aluminijevog titanata kao materijala namještaja za visokotemperaturne peći, Yin Hongfeng et al. sintetizirao je in situ namještaj za peć od mulit-aluminijevog titanata s dobrom otpornošću na toplinske udare i visokom temperaturnom čvrstoćom na savijanje (1400 stupnjeva, 11,4 MPa) korištenjem M60 mulita, industrijske glinice, titanijevog oksida i zemlje Suzhou kao glavnih sirovina, što je pogodan za namještaj peći za pečenje od tvrdih magnetskih materijala.

 RenYing i sur. sintetizirao je in situ namještaj peći za mulit-aluminij-titanat s radnom temperaturom nižom od 1400 stupnjeva i kapacitetom opterećenja proizvoda manjim od ili jednakim 8 kg korištenjem M60 mulita, titanijevog dioksida, industrijske glinice i zemlje Suzhoua kao sirovina. Zbog neusklađenosti između koeficijenata toplinske ekspanzije mulita i aluminijevog titanata, mikropukotine nastale unutar materijala mogu usporiti koncentraciju naprezanja u okolini toplinskog šoka i smanjiti energiju elastične deformacije u materijalu koja dovodi do loma toplinskog šoka, dakle poboljšanje otpornosti materijala na toplinski udar. Namještaj peći mulit-aluminij-titanat može djelomično zamijeniti skuplji namještaj peći mulit-korund kao nosiva ploča za pečenje mekih magnetskih materijala, au isto vrijeme u niskotemperaturnom dijelu ( Manje od ili jednako 1250 stupnjeva C) također se može koristiti za zamjenu namještaja za peći od mulita - kordijerita za svakodnevnu upotrebu keramike, arhitektonskih keramika, sanitarna keramika i pečenje likovne keramike.

 Silicij-karbid ima visoku čvrstoću, toplinsku vodljivost, otpornost na habanje, otpornost na kemijsku koroziju i druga svojstva, tako da namještaj za peći od silicij-karbida ima izvrsnu otpornost na toplinski udar, visoku otpornost na habanje i čvrstoću na sobnoj temperaturi i visokoj temperaturi. Međutim, oksidacija silicij-karbida je značajnija iznad 1300 stupnjeva, stoga je temperatura primjene potisne ploče od silicij-karbida ograničena.

Kako bi se poboljšala otpornost na oksidaciju namještaja za peći na bazi silicij karbida, Shi Jinxiong et al. pripremljeno pokućstvo za peći na bazi silicijevog karbida i mulita koristeći silicijev karbid, M70 sinterirani mulit i SiO₂ mikroprah kao sirovine. S povećanjem dodatka mulita s 5% (w) na 25% (w), otpornost na oksidaciju i otpornost na toplinski udar namještaja peći poboljšani su nakon kalcinacije na 1300 stupnjeva u atmosferskoj atmosferi.