Aké sú vlastnosti mullitu? Ako sa používa v žiaruvzdorných materiáloch z karbidu kremíka a kremíka?
Mullit je minerál vytvorený z hlinitokremičitanov pri vysokých teplotách. Vzniká pri umelom zahrievaní hlinitokremičitanov a často sa používa na výrobu vysokoteplotných žiaruvzdorných materiálov. Chemický vzorec je 3Al2O3·2SiO2. Teoreticky je obsah Al2O3 v čistom mullite asi 71,8 %. Za normálneho tlaku je to jediná zlúčenina, ktorá môže stabilne existovať v binárnom fázovom diagrame Al2O3-SiO2. Kryštalická štruktúra mullitu je ortorombický kryštálový systém. Priemerná štruktúra sa skladá z oktaedrických zdieľaných hrán spojených do reťazca rovnobežného s osou C. Nachádza sa v štyroch vrcholoch a v strede projekčnej roviny jednotkovej bunky. V Z= každej jednotkovej bunky je oktaedrický reťazec v 1/2 spojený s [SiO4] a [AlO4] tetraédrami a štvorsteny tvoria dvojitý reťazec rovnobežný s osou c.
Mullit je reťazovité usporiadanie ihličkovitých alebo stĺpcových kryštálov rozprestierajúcich sa pozdĺž osi c. Tieto ihličkovité alebo stĺpcovité kryštály sa navzájom pretínajú a vytvárajú prepletenú a pevnú sieťovú štruktúru. Táto vlastnosť poskytuje mullites relatívne vynikajúci výkon. Má nasledujúce vlastnosti: jeho tvrdosť je vysoká, asi 6,7 (Mohsova tvrdosť), jeho bod topenia môže dosiahnuť 1870 stupňov, jeho tepelná vodivosť je 13,8 KJ/m·h·K a jeho lineárna rozťažnosť je malá, napr. 20~1000 stupňov Lineárna rýchlosť expanzie mullitov je 5,3×10-6/K a modul pružnosti je nízky, medzi 160-200Gpa, čo je asi polovica v porovnaní s Al2O3 a SiC.
Mullit má vynikajúce fyzikálne a chemické vlastnosti, ako je vysoká žiaruvzdornosť, dobrá stabilita proti tepelným šokom a odolnosť proti tečeniu, vysoká teplota mäknutia pri zaťažení, dobrá objemová stabilita a odolnosť proti korózii. Ďalšou jeho charakteristikou je, že jej vysokoteplotná pevnosť a lomové vlastnosti sa zvyšujú so zvyšovaním teploty a neklesajú. Napríklad jeho pevnosť pri vysokej teplote 1300 stupňov je 1,7-krát väčšia ako pri izbovej teplote. Keď teplota stúpne nad 1800 stupňov, vo vnútri mullitu sa začnú tvoriť stopové množstvá kvapalnej fázy. Keď teplota dosiahne 1850 stupňov, mullit sa úplne roztopí. Preto je mullit široko používaný v priemyselných odvetviach, ako je cement, sklo, keramika, hutníctvo, chémia, elektrická energia, národná obrana a plyn, čím sa stáva pokročilým žiaruvzdorným materiálom, ktorý spĺňa podmienky použitia.
V žiaruvzdorných materiáloch z karbidu kremíka a karbidu kremíka sú stĺpcovité a ihličkovité mullitové kryštály navzájom rozptýlené, aby vytvorili rozloženú sieťovú štruktúru. Táto sieťová štruktúra môže tvoriť tesnú kombináciu s okolitými časticami, čím je žiaruvzdorný materiál relatívne vysoko pevný. Prítomnosť mullitu môže zlepšiť stabilitu tepelného šoku a teplotu mäknutia materiálu, čo umožňuje použitie žiaruvzdorného materiálu z karbidu hliníka a kremíka na miestach s vyššími teplotami a častými zmenami.
