Postopek poskusa
Uporabite tabularni korund, taljeni korund, sintran aluminij-magnezijev spinel, taljeni magnezijev oksid, mikroprah -Al2O3, mikroprah kremena in čisti kalcijev aluminatni cement itd. Sušenje pri 110 stopinjah, žganje pri 1000 stopinjah ×3h in 1500 stopinjah ×3h.
Določite navidezno poroznost, nasipno gostoto, tlačno trdnost, upogibno trdnost, linearno stopnjo spremembe in toplotno upogibno trdnost 1400 stopinj × 1h vzorca po obdelavi pri različnih temperaturah v skladu z GB; preizkusite linearno hitrost spremembe vzorca pod obremenitvijo, tlak je 0,196 MPa, hitrost segrevanja je 10 stopinj / min, najvišja temperatura je 1500 stopinj, temperatura pa se vzdržuje 3 ure; poskus odpornosti na žlindro sprejme metodo lončka in 150 g končne žlindre pretvornika (wCaO36,84 odstotka, wSiO214,77 odstotka, wAl2O328,17 odstotka, wFeO7,95 odstotka, wMnO4 ,58 odstotka) damo v lonček in po obdelavi v palični električni peči MoSi2 pri 1650 stopinj × 3h je bil razrezan vzdolž osrednje ravnine lončka, da bi izmerili korozijo in globino prodiranja žlindre v lonček; kemijska analiza, optični mikroskop, rentgenska difrakcija, Vzorci po koroziji žlindre se analizirajo z elektronskimi sondami.
Rezultati in analiza
3.1 Lastnosti in glavni vplivni dejavniki aluminijasto-magnezijevih ulitkov visoke čistosti
Aluminijevo-magnezijeve litine visoke čistosti so razvite na osnovi aluminijastih in magnezijevih litin. Namen je izboljšati korozijsko odpornost in visokotemperaturno učinkovitost aluminijevih litin ter izboljšati njihovo prepustnost in stabilnost pri toplotnem šoku. Njegova točka doziranja pade na aluminijasto stran binarnega faznega diagrama MgO-Al2O3.
Glavna komponenta Al2O3, ki ga je mogoče uliti, reagira z MgO, da pri visoki temperaturi tvori spinel, ki ga spremlja prostorninska ekspanzija za približno 7 odstotkov. Da bi zmanjšali škodo zaradi lomljenja, ki jo povzroči ta ekspanzijska napetost, so eksperimentalno proučevali učinke dveh različnih surovin, taljenega magnezijevega oksida in magnezijevega aluminijevega spinela, na odpornost materiala na žlindro. Rezultati kažejo, da ko dodamo določeno količino magnezijevega oksida, se livnica maže v majhni količini tekoče faze, zlasti ko se uporablja, je izpostavljena hidrostatičnemu tlaku staljenega jekla, reakcijsko sintranje napreduje in ohlapno telo spinelne ekspanzije se spodbuja, da je bolj zgoščeno. Magnezij lahko povzroči, da livar še vedno kaže mikroraztezanje pri visoki temperaturi, ohrani celovitost in je tudi koristen za zmanjšanje izgube zaradi korozije. Vendar pa je groba kritična velikost delcev magnezija ali dodatek več kot 4C, večja je ekspanzija, poslabšanje strukture, poglabljanje prodiranja žlindre in težnja k povečanju izgube zaradi korozije.
Uvedba predsintetičnega spinela za zamenjavo taljenega magnezijevega oksida, raziskava meni, da več kot je teoretična vsebnost spinela, boljša je korozijska odpornost litja, globina prodiranja žlindre pa je najmanjša, ko je vsebnost spinela od 10 do 30 odstotkov, in vsebnost spinela je od 10 do 30 odstotkov. Ko vsebnost preseže 50 odstotkov, kaže trend naraščanja s povečanjem vsebnosti spinela. Velikost delcev spinela z enakomerno porazdelitvijo finega prahu je najučinkovitejša za blokiranje strukturnega lomljenja, ki ga povzroča infiltracija žlindre. Študija je pokazala, da ima spinelna komponenta odločilno vlogo pri odpornosti na žlindro spinelnega klinkerja in litja, pomešanega s korundom, MgO v spinelu pa je idealen pri 3 do 5 odstotkih. Mikroprah silicijevega dioksida je prav tako učinkovit pri zaviranju nastajanja spinelne ekspanzijske napetosti. Študije so pokazale, da pri nizki temperaturi silicijev mikroprah in prašek MgO tvorita snov MSH, ki lahko prepreči hidratacijo periklaza, izboljša fluidnost ulitkov in poveča gostoto ulitkov. Absorbira visokotemperaturno ekspanzijsko napetost, vendar se količina dodanega silicijevega mikropraška poveča, tvorba tekoče faze se poveča pri visoki temperaturi in odpornost proti lezenju pri visoki temperaturi se zmanjša. Kot je prikazano na sliki 2, je material nagnjen k prekomernemu sintranju in pokanju pod pritiskom staljenega jekla. povečujejo, razpoke se širijo in lomljenje poglablja. Na splošno se uporablja kompozitno vezivo iz cementa in silicijevega dioksida.
Ustrezna količina cementnega hidrata z visoko vsebnostjo aluminijevega oksida se dehidrira, da se tvori CA serija visoko aktivnih snovi, ki jih je enostavno kemično reagirati z dodanim prahom Al2O3 pri približno 1000 stopinjah.
Skratka, tako Al-spinelne kot Al-Mg ulitke imajo dobro enotnost mikrostrukture, odpornost proti lezenju pri visokih temperaturah, stabilnost pri toplotnem šoku ter odpornost proti eroziji in prodiranju žlindre. Glavna razlika med obema je, da prvi uvaja predhodno sintetiziran spinel, ki ima nizko trdnost po žganju pri različnih temperaturah, visoko visokotemperaturno upogibno trdnost, dobro prostorninsko stabilnost in majhno linearno stopnjo spremembe; slednji reagira, da tvori spinel, ko se uporablja pri visoki temperaturi, in drugačen. Ima visoko trdnost po žganju pri visoki temperaturi, močno odpornost proti lezenju pri visoki temperaturi, kompaktnost in veliko linearno hitrost spremembe.
3.2 Poškodba aluminijasto-magnezijevih ulitkov visoke čistosti
Aluminij-špinel in aluminij-magnezij sta v bistvu enaka sistema pri visoki temperaturi, glavni kristalni fazi pa sta korund in z aluminijem bogat spinel. Dejavniki, ki vplivajo na odpornost livar na žlindro, so zelo kompleksni, kot so kakovost jekla, sestava žlindre, pogoji taljenja itd., vendar jih v glavnem nadzirata mineralna sestava in mikrostruktura livarne. FeO in MnO žlindre za zajemanje špinela, bogate z aluminijem, najprej zasedeta kationske luknje in nadomestita del MgO, da tvorita kompozitno trdno raztopino spinela s tipično sestavo Mg0.70Mn 0.08Fe0.21Al2.00O4. Analiza z elektronsko sondo kaže, da je v istem območju fino. Trdna topnost Fe in Mn v spinelu delcev je približno enaka, medtem ko je vsebnost elementov Fe in Mn na robu večjih delcev spinela veliko večja kot v notranjost delcev. Analiza tudi pokaže, da konstanta mreže spinela postopoma pada od strani obdelovalne ploskve proti notranjosti, kar je skladno s spremembo vsebnosti Fe2O3 v posamezni plasti. Trdnost je bližja spinelu prvotne plasti.
Korund absorbira CaO v žlindri, da tvori minerale kalcijevega aluminata in se strdi. Opazovanje z optičnim mikroskopom kaže, da je na robu delcev korunda v prepustni plasti vzorca ploščasti reakcijski krog kalcijevega aluminata, v matriksu pa je veliko število igličastih mineralov CA6. SiO2 spodbuja CA6. Ko kristal raste, postanejo pore tanjše in tvorijo gostejšo pregradno plast, preostala žlindra pa je bogata s SiO2 in postane viskozna ter težko prodre.
Za razliko od aluminijevo-špinelnega litja, čeprav aluminij-magnezijev livnik tvori bolj tekoče faze pri visoki temperaturi, ima spinel, ki na novo nastane z reakcijo MgO in Al2O3, drobna zrna, številne napake in majhne konstante rešetke. Spinel je bolj fino razdeljen, kar spodbuja trdno raztopino Al2O3 v spinel, pri čemer nastane spinel, bogat z aluminijem, z večjo koncentracijo napak v rešetki, poleg tega pa je ulitek gostejši. Zato je odpornost na žlindro, zlasti odpornost na sposobnost prodiranja žlindre, boljša. Mikroskopsko opazovanje kaže, da so kompozitna zrna spinela v spremenjeni plasti vzorca popolnoma razvita in so euedrična, z velikostjo zrn približno 15-40 mm, nekatera pa do 120 mm. Trdna topnost FeO in MnO v spinelu se močno poveča. Sestava Mg0.68Mn0.17Fe0.47Al1.79O4.
V zaključku
(1) Razumna izbira količine mešanja špinela, magnezijevega oksida, kremenčevega mikropraška in cementa ter nadzor idealne mikrostrukture sta bistvenega pomena za pridobitev aluminijevo-magnezijevih ulitkov visoke čistosti s stabilnim delovanjem.
(2) Čeprav imajo razviti Al-Mg ulivci visoke čistosti različne lastnosti, imajo vsi dobro enakomernost mikrostrukture, odpornost proti lezenju pri visokih temperaturah, stabilnost pri toplotnem šoku ter odpornost proti eroziji in penetraciji žlindre.
(3) Mehanizem proti žlindri aluminijasto-magnezijevih ulivov visoke čistosti: Spinel zajame FeO in MnO v žlindri, da zasede kationske luknje, nadomešča MgO, da tvori kompozitni spinel, korund absorbira CaO, da ustvari CA2, CA6, SiO6 spodbuja kristal CA6. zrna rastejo in tvorijo gostejšo pregradno plast, preostala žlindra pa je bogata s SiO2 in se zgosti, s čimer se izboljša odpornost proti prodiranju žlindre in eroziji. Zaradi reakcije MgO in Al2O3 ima novonastali spinel v aluminijevo-magnezijevem litju drobna zrna in številne napake. Aluminijev spinel je zato njegova odpornost na žlindro močnejša kot pri aluminijevih špinelih.
