1. Učinkovitost in glavni vplivni dejavniki aluminijasto-magnezijevih ulitkov visoke čistosti
Visoka čistostaluminijasto-magnezijeve ulitkeso razviti na osnovi aluminijastih in magnezijevih litin. Namen je izboljšati korozijsko odpornost in visokotemperaturno delovanje aluminijastih litin, kot tudi odpornost na prepustnost in stabilnost magnezijevih litin na toplotne udarce. Njegova točka doziranja pade na aluminijasto stran binarnega faznega diagrama MgO-Al2O3. Glavna komponenta litja, Al2O3, reagira z MgO pri visoki temperaturi, da nastane spinel, kar spremlja prostorninska ekspanzija za približno 7 %. Da bi zmanjšali poškodbe zaradi raztezanja med uporabo, je eksperimentalna študija izbrala dve različni surovini, taljeni magnezijev oksid in magnezijev-aluminijev spinel, da bi preučila vpliv odpornosti materiala na žlindro. Rezultati kažejo, da ko je dodana določena količina magnezija, se ulivnik maže v majhni količini tekoče faze, zlasti če se uporablja pod statičnim tlakom staljenega jekla, reakcijsko sintranje napreduje in ohlapno telo, ki ga tvori širitev spinela postane bolj kompaktna. Magnezij z ustrezno velikostjo delcev lahko povzroči, da se ulitek še vedno rahlo razširi pri visoki temperaturi, ohrani celovitost in je tudi koristen za zmanjšanje korozije. Vendar, ko je kritična velikost delcev magnezija groba ali ko dodana količina presega 4C, se korozija poveča zaradi čezmerne ekspanzije, organizacijske degradacije in globljega prodiranja žlindre.
Predsintetiziran spinel je uveden kot zamenjava za taljeni magnezij. Študija meni, da več kot je teoretična vsebnost spinela, boljša je korozijska odpornost litja, medtem ko je globina prodiranja žlindre najmanjša, ko je vsebnost spinela 10 % do 30 %, vsebnost spinela pa presega 50 %, in se povečuje z povečanje vsebnosti spinela. Velikost delcev spinela z enakomerno porazdelitvijo mikro prahu je najučinkovitejša pri blokiranju strukturnega luščenja, ki ga povzroči prodiranje žlindre. Študija je pokazala, da ima spinelna komponenta odločilno vlogo pri odpornosti na žlindro samega spinelnega klinkerja in ulitka iz spinela, pomešanega s korundom. Idealna vsebnost MgO v spinelu je 3 do 5 %. Silicijev prah je učinkovit tudi pri zaviranju ekspanzijske napetosti spinela. Študije so pokazale, da pri nizkih temperaturah silicijev prah in prašek MgO ustvarjata snovi MSH, ki lahko preprečijo hidracijo periklaza, izboljšajo fluidnost ulitkov in povečajo gostoto ulitkov. Pri visokih temperaturah MSH dehidrira in reagira s CaO, da ustvari produkte z nizkim tališčem, ki povzročijo plastično deformacijo in absorbirajo visokotemperaturno ekspanzijsko napetost. Ko pa se količina silicijevega prahu poveča, se poveča količina tekoče faze, ki nastane pri visokih temperaturah, odpornost proti lezenju pri visoki temperaturi pa se zmanjša. V pogojih pritiska staljenega jekla je material nagnjen k prekomernemu sintranju in razpokanju, z več razpokami, širšimi razpokami in globljim luščenjem. Cement in silicijev prah se običajno uporabljata kot kompozitno vezivo.
Skratka, aluminij-spinelne ulitke in aluminijevo-magnezijeve ulitke imajo dobro organizacijsko enotnost, visokotemperaturno odpornost proti lezenju, stabilnost pri toplotnem udaru ter odpornost proti eroziji in prodoru žlindre. Glavna razlika med obema je, da prvi uvaja predhodno sintetiziran spinel, trdnost po žganju pri različnih temperaturah pa je nizka, visokotemperaturna upogibna trdnost je velika, prostorninska stabilnost je dobra in linearna stopnja spremembe je majhna; slednji reagira, da tvori spinel, ko se uporablja pri visoki temperaturi, trdnost po žganju pri različnih temperaturah pa je velika, odpornost proti lezenju pri visoki temperaturi je močna, gostota je gosta in stopnja linearne spremembe je velika.
2. Poškodba aluminijasto-magnezijevih ulitkov visoke čistosti
Aluminij-špinel in aluminijevo-magnezijeve ulitke so v bistvu isti sistem pri visokih temperaturah, glavni kristalni fazi pa sta korund in z aluminijem bogat spinel. Dejavniki, ki vplivajo na odpornost livar na žlindro, so zelo kompleksni, kot so vrsta jekla, sestava žlindre, pogoji taljenja itd., vendar jih v glavnem nadzirata mineralna sestava in mikrostruktura litin. FeO in MnO v z aluminijem bogati spinelni zajeti žlindri najprej zasedeta kationska prazna mesta in nadomestita del MgO, da tvorita kompozitno spinelno trdno raztopino s tipično sestavo Mg0.70Mn{ {7}}.08Fe0.21Al2.00O4. Analiza z elektronsko sondo kaže, da je trdna topnost Fe in Mn v drobnozrnatem spinelu na istem območju približno enaka, medtem ko je vsebnost elementov Fe in Mn na robu večjih delcev spinela veliko večja kot v notranjosti delci. Kemijska analiza in rentgenska difrakcijska analiza vzorcev po koroziji žlindre tudi kažeta, da se konstanta mreže spinela postopoma zmanjšuje od delovne površine proti notranjosti, kar je skladno s spremembo vsebnosti Fe2O3 v posamezni plasti. Ko se trdna topnost Fe2O3 v vsaki plasti zmanjša, se konstanta mreže in uklonska intenzivnost spinela približata spinelu prvotne plasti. Korund absorbira CaO v žlindri, da ustvari minerale kalcijevega aluminata in se strdi. Opazovanje z optičnim mikroskopom kaže, da so na robovih delcev korunda v vzorčni penetracijski plasti ploščasti reakcijski krogi kalcijevega aluminata, v matriksu pa je veliko število igličastih mineralov CA6. SiO2 spodbuja kristalizacijo in rast CA6, zaradi česar so pore tanjše in tvori gostejši pregradni sloj. Preostala žlindra je bogata s SiO2 in postane viskozna ter težko prodre. Za razliko od aluminijevih spinelnih zrn, čeprav aluminijevo-magnezijeve zrna tvorijo več tekočih faz pri visokih temperaturah, so na novo oblikovana spinelna zrna MgO in Al2O3 fina, imajo veliko napak in imajo majhno konstanto mreže. SiO2 naredi spinel bolj razdrobljen, spodbuja trdno raztopino Al2O3 v spinelu in tvori z aluminijem bogat spinel z višjo koncentracijo napak na rešetki. Poleg tega je ulitek tudi gostejši, zato je odpornost na žlindro, še posebej proti prodoru žlindre, boljša.
