Postup experimentu
Použite tabuľkový korund, tavený korund, sintrovaný hlinito-horečnatý spinel, tavenú magnéziu, mikroprášok -Al2O3, mikroprášok oxidu kremičitého a čistý hlinitanový cement vápenatý atď. Sušenie pri 110 stupňoch, vypaľovanie 1000 stupňoch × 3h a 1500 stupňoch ×3h.
Stanovte zdanlivú pórovitosť, objemovú hmotnosť, pevnosť v tlaku, pevnosť v ohybe, lineárnu rýchlosť zmeny a tepelnú pevnosť v ohybe 1400 stupňov × 1h vzorky po spracovaní pri rôznych teplotách podľa GB; otestujte lineárnu rýchlosť zmeny vzorky pri zaťažení, tlak je 0,196 MPa, rýchlosť ohrevu je 10 stupňov / min, maximálna teplota je 1500 stupňov a teplota sa udržiava 3 hodiny; experiment odolnosti voči troske využíva téglikovú metódu a konečná troska z konvertora (wCaO36,84 percent, wSiO214,77 percent, wAl2O328,17 percent, wFeO7,95 percent, wMnO4 ,58 percent) sa vložila do téglika a vložila sa do téglika po spracovaní v tyčovej elektrickej peci MoSi2 pri 1650 stupňoch x 3h sa rozrezal pozdĺž centrálnej roviny téglika, aby sa zmerala korózia a hĺbka prieniku téglika troskou; chemická analýza, optický mikroskop, röntgenová difrakcia, Vzorky po korózii trosky sa analyzujú pomocou elektronických sond.
Výsledky a analýza
3.1 Vlastnosti a hlavné ovplyvňujúce faktory vysokočistých hliníkovo-horčíkových odliatkov
Vysoko čisté hliníkovo-horčíkové odliatky sú vyvinuté na báze hliníkových a horčíkových odliatkov. Účelom je zlepšiť odolnosť hliníkových odliatkov proti korózii a vysokým teplotám, ako aj zlepšiť ich odolnosť voči priepustnosti a tepelnú odolnosť. Jeho dávkovací bod pripadá na hliníkovú stranu binárneho fázového diagramu MgO-Al2O3.
Hlavná zložka liateho Al2O3 reaguje s MgO za vzniku spinelu pri vysokej teplote, sprevádzanej objemovou expanziou asi 7 percent. Aby sa potlačilo poškodenie odlupovaním spôsobené týmto expanzným napätím, experimentálne sa študovali účinky dvoch rôznych surovín, tavenej magnézie a magnézio-hlinitého spinelu, na odolnosť materiálu voči troske. Výsledky ukazujú, že keď sa pridá určité množstvo horčíka, odliatok sa lubrikuje v malom množstve kvapalnej fázy, najmä keď sa používa, je vystavený hydrostatickému tlaku roztavenej ocele, postupuje sa reakčné spekanie a uvoľnené teleso spinelu je podporované, aby bolo viac zahustené. Magnézia môže spôsobiť, že odliatok stále vykazuje mikroexpanziu pri vysokej teplote, zachováva integritu a je tiež prospešný na zníženie koróznych strát. Čím je však kritická veľkosť častíc magnézia hrubšia alebo pridanie viac ako 4C, tým väčšia je expanzia, zhoršenie štruktúry, prehĺbenie prieniku trosky a tendencia zvyšovania koróznych strát.
Zavedením predsyntetického spinelu na nahradenie tavenej magnézie sa výskum domnieva, že čím viac teoretického obsahu spinelu, tým lepšia je odolnosť liateho materiálu proti korózii a hĺbka prieniku trosky je najmenšia, keď je obsah spinelu 10 až 30 percent. a obsah spinelu je 10 percent až 30 percent. Keď obsah presiahne 50 percent, vykazuje stúpajúci trend s nárastom obsahu spinelu. Veľkosť spinelových častíc s rovnomernou distribúciou jemného prášku je najúčinnejšia na blokovanie štrukturálneho odlupovania spôsobeného infiltráciou trosky. Štúdia zistila, že spinelová zložka hrá rozhodujúcu úlohu v odolnosti samotného spinelového slinku a odlievaného slinku zmiešaného s korundom, pričom MgO v spineli je ideálne na úrovni 3 až 5 percent. Mikroprášok oxidu kremičitého je tiež účinný pri inhibícii tvorby spinelového expanzného napätia. Štúdie ukázali, že kremíkový mikroprášok a MgO prášok tvoria pri nízkej teplote látku MSH, ktorá môže zabrániť hydratácii periklasu, zlepšiť tekutosť odliatkov a zvýšiť hustotu odliatkov. Absorbujte expanzné napätie pri vysokej teplote, avšak množstvo pridaného kremíkového mikroprášku sa zvyšuje, tvorba kvapalnej fázy sa zvyšuje pri vysokej teplote a znižuje sa odolnosť proti tečeniu pri vysokej teplote. Ako je znázornené na obrázku 2, materiál je náchylný na nadmerné spekanie a praskanie pod tlakom roztavenej ocele. praskliny sa zväčšujú a odlupovanie sa prehlbuje. Vo všeobecnosti sa používa cementové a kremičité kompozitné spojivo.
Príslušné množstvo hydrátu cementu s vysokým obsahom hlinitanu sa dehydratuje za vzniku CA série vysoko aktívnych látok, ktoré ľahko chemicky reagujú s pridaným práškom Al2O3 asi od 1000 stupňov.
Záverom možno konštatovať, že ako Al-spinelové, tak aj Al-Mg žiarobetóny majú dobrú jednotnosť mikroštruktúry, odolnosť proti tečeniu pri vysokej teplote, stabilitu tepelného šoku a odolnosť proti erózii a penetrácii trosky. Hlavný rozdiel medzi nimi je v tom, že prvý z nich zavádza vopred syntetizovaný spinel, ktorý má nízku pevnosť po vypálení pri rôznych teplotách, vysokú pevnosť v ohybe pri vysokej teplote, dobrú objemovú stabilitu a malú lineárnu rýchlosť zmeny; druhý z nich reaguje za vzniku spinelu pri použití pri vysokej teplote a rôzne Má vysokú pevnosť po spálení pri vysokej teplote, silnú odolnosť proti tečeniu pri vysokej teplote, kompaktnosť a veľkú lineárnu rýchlosť zmeny.
3.2 Poškodenie vysoko čistých hliníkovo-horčíkových odliatkov
Hliníkovo-spinelový odlievateľný a hliníkovo-horčíkový odlievateľný systém sú v podstate rovnaký systém pri vysokej teplote a hlavné kryštalické fázy sú korund a spinel bohatý na hliník. Faktory ovplyvňujúce odolnosť odliatku voči troske sú veľmi zložité, ako je druh ocele, zloženie trosky, podmienky tavenia atď., ale sú riadené najmä minerálnym zložením a mikroštruktúrou odliatku. FeO a MnO zo spinelovej trosky bohatej na hliník najprv obsadia katiónové diery a nahradia časť MgO za vzniku kompozitného spinelového tuhého roztoku s typickým zložením Mg0.70Mn 0.08Fe0.21Al2.{11}}O4. Analýza elektrónovou sondou ukazuje, že v tej istej oblasti jemná Rozpustnosť Fe a Mn v tuhom stave v spineli častíc je približne rovnaká, zatiaľ čo obsah prvkov Fe a Mn na okraji väčších častíc spinelu je oveľa vyšší ako v vnútro častíc. Analýza tiež ukazuje, že mriežková konštanta spinelu postupne klesá zo strany pracovnej plochy dovnútra, čo je v súlade so zmenou obsahu Fe2O3 v každej vrstve. Pevnosť je bližšia spinelu pôvodnej vrstvy.
Korund absorbuje CaO v troske za vzniku minerálov hlinitanu vápenatého a tuhne. Pozorovanie optickým mikroskopom ukazuje, že na okraji častíc korundu v priepustnej vrstve vzorky je doštičkový reakčný kruh hlinitanu vápenatého a v matrici je veľké množstvo ihličkovitých minerálov CA6. Si02 podporuje CA6 Keď kryštál rastie, póry sa stávajú jemnejšími, vytvárajú hustejšiu bariérovú vrstvu a zvyšková troska je bohatá na Si02 a stáva sa viskóznou a ťažko preniká.
Na rozdiel od hliníkovo-spinelového odliatku, hoci hliníkovo-horčíkový odliatok tvorí pri vysokej teplote viac kvapalných fáz, spinel novovytvorený reakciou MgO a Al2O3 má jemné zrná, veľa defektov a malé mriežkové konštanty. Spinel je jemnejší, čím sa do spinelu dostane tuhý roztok Al2O3, čím sa vytvorí spinel bohatý na hliník s väčšou koncentráciou mriežkových defektov a odliatok je tiež hustejší. Preto je odolnosť proti troske, najmä odolnosť proti penetračnej schopnosti trosky, lepšia. Mikroskopické pozorovanie ukazuje, že kompozitné spinelové zrná v zmenenej vrstve vzorky sú úplne vyvinuté a sú euedrické, s veľkosťou zŕn približne 15-40 mm a niektoré sú až 120 mm. Pevná rozpustnosť FeO a MnO v spineli je značne zvýšená. Zloženie Mg0.68Mn0.17Fe0.47Al1.79O4.
Na záver
(1) Rozumný výber miešaného množstva spinelu, magnézia, mikroprášku oxidu kremičitého a cementu a kontrola ideálnej mikroštruktúry sú nevyhnutné na získanie vysoko čistých odliatkov z hliníka a horčíka so stabilným výkonom.
(2) Hoci vyvinuté vysoko čisté liatiny Al-Mg majú rôzne vlastnosti, všetky majú dobrú jednotnosť mikroštruktúry, odolnosť proti tečeniu pri vysokej teplote, stabilitu proti tepelnému šoku a odolnosť proti erózii trosky a penetrácii.
(3) Antitroskový mechanizmus vysoko čistých hliníkovo-horčíkových odliatkov: Spinel zachytáva FeO a MnO v troske, aby obsadil svoje katiónové diery, nahrádza MgO za vzniku kompozitného spinelu, korund absorbuje CaO za vzniku CA2, CA6, SiO6 podporuje kryštál CA6. zrná rastú a vytvárajú hustejšiu bariérovú vrstvu a zvyšková troska je bohatá na Si02 a zahusťuje sa, čím sa zlepšuje odolnosť proti prenikaniu trosky a erózii. V dôsledku reakcie MgO a Al2O3 má novovzniknutý spinel v hliníkovo-horčíkovom odliatku jemné zrná a veľa defektov. Hliníkový spinel je preto jeho odolnosť voči troske silnejšia ako odolnosť hliníkového spinelu.
