耐火材料中不同添加劑對鈦酸鋁材料的影響
鈦酸鋁(Al2TiO5)熱膨脹系數(shù)<1.5x10-6)低、溶點(diǎn)(1860℃)高，因而耐高溫、抗熱震性能好。但鈦酸鋁陶瓷存在兩大致命弱點(diǎn):一是本身熱膨脹系數(shù)的各向異性造成其內(nèi)部出現(xiàn)大量的微裂紋，其強(qiáng)度顯著降低；二是在750-130℃溫度范圍內(nèi),易分解成金紅石和剛玉相,造成其局部內(nèi)應(yīng)力集中與熱膨脹系數(shù)増大,從而失去具優(yōu)良的抗熱震性。因此要使鈦酸鋁得到應(yīng)用，首先必須提高其強(qiáng)度并抑制分解。
有學(xué)者通過在鈦酸鋁中分別引入SiO2、MgO、Fe2O3、Y2O3、La2O3和CeO2作為添加劑，1540℃保溫4h , 探討不同添加劑對鈦酸鋁熱膨脹系數(shù)大小的影響。結(jié)果顯示：SiO2、MgO添加10%時，鈦酸鋁的熱膨脹系數(shù)最小;引入1-4mol%Fe2O3時，鈦酸鋁的熱膨脹系數(shù)保持不變；引入少量稀土元素氧化物(Y2O3、La2O3、CeO2)能顯著降低鈦酸鋁的熱膨脹系數(shù)，稀土元素氧化物加入量不宜大于6% ,弓I入l-4mol%CeO2或2mol%La2O3能將鈦酸鋁的熱膨脹系數(shù)降至接近于零,這為研制零膨脹材料提供了一種新的方法。
有學(xué)者研究了莫來石添加劑對鈦酸鋁陶瓷熱分解影響的機(jī)理:一是Si4+在高溫下擴(kuò)散到鈦酸鋁晶體中發(fā)生置換或填隙反應(yīng)，產(chǎn)生固溶化的鈦酸鋁晶體，穩(wěn)定了晶格；其二是因熱膨脹差異造成莫來石晶粒對鈦酸鋁晶體的壓應(yīng)力，起到束縛Ti4+、AI3+藹子、増強(qiáng)抑制晶格受熱畸変的作用，有效提高了鈦酸鋁的熱穩(wěn)定性。鈦酸鋁-莫來石復(fù)合材料不僅可保持優(yōu)良的低膨脹、高機(jī)械強(qiáng)度的性能且在高溫下鈦酸鋁晶體的分解得到了有效的抑制，最佳的莫來石配比在30-5 0%(wt)。
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