Արդյո՞ք էլեկտրակերամիկայի մաքուր թափոնները կարող են օգտագործվել մուլլիտի կերամիկա սինթեզելու համար:

Որոշ արդյունաբերական թափոններ օգտակար են մուլլիտի կերամիկայի արտադրության մեջ:Այս արդյունաբերական թափոնները հարուստ են որոշակի մետաղների օքսիդներով, ինչպիսիք են սիլիցիումի (SiO2) և կավահողին (Al2O3):Սա թափոններին հնարավորություն է տալիս օգտագործել որպես սկզբնական նյութ մուլլիտի կերամիկայի պատրաստման համար:Այս վերանայման փաստաթղթի նպատակն է կազմել և վերանայել մուլլիտի կերամիկայի պատրաստման տարբեր մեթոդներ, որոնք օգտագործում էին մի շարք արդյունաբերական թափոններ որպես սկզբնական նյութեր:Այս ակնարկը նկարագրում է նաև պատրաստման մեջ օգտագործվող սինթրման ջերմաստիճանները և քիմիական հավելումները և դրա ազդեցությունը:Այս աշխատանքում անդրադարձ է կատարվել նաև տարբեր արդյունաբերական թափոններից պատրաստված մուլլիտե կերամիկայի ինչպես մեխանիկական ամրության, այնպես էլ ջերմային ընդարձակման համեմատությանը:

Մուլիտը, որը սովորաբար նշվում է որպես 3Al2O3∙2SiO2, հիանալի կերամիկական նյութ է՝ շնորհիվ իր արտասովոր ֆիզիկական հատկությունների:Այն ունի բարձր հալման կետ, ջերմային ընդարձակման ցածր գործակից, բարձր ամրություն բարձր ջերմաստիճաններում և ունի ինչպես ջերմային ցնցումների, այնպես էլ սողացող դիմադրություն [1]:Այս արտասովոր ջերմային և մեխանիկական հատկությունները հնարավորություն են տալիս նյութին օգտագործել այնպիսի կիրառություններում, ինչպիսիք են հրակայուն նյութերը, վառարանների կահույքը, կատալիտիկ փոխարկիչների հիմքերը, վառարանների խողովակները և ջերմային վահանները:

Մուլիտը կարելի է գտնել միայն որպես սակավ միներալ Մուլ կղզում, Շոտլանդիա [2]։Բնության մեջ իր հազվագյուտ գոյության պատճառով արդյունաբերության մեջ օգտագործվող բոլոր մուլիտային կերամիկաները տեխնածին են:Բազմաթիվ հետազոտություններ են կատարվել տարբեր պրեկուրսորների օգտագործմամբ մուլիտային կերամիկա պատրաստելու համար՝ սկսած արդյունաբերական/լաբորատոր աստիճանի քիմիական [3] կամ բնական ալյումինոսիլիկատային միներալներից [4]:Այնուամենայնիվ, այդ ելանյութերի արժեքը թանկ է, որոնք նախապես սինթեզվում կամ արդյունահանվում են:Տարիներ շարունակ հետազոտողները փնտրում էին խնայողաբար այլընտրանքներ՝ մուլլիտի կերամիկա սինթեզելու համար:Հետևաբար, գրականության մեջ արձանագրվել են արդյունաբերական թափոններից ստացված բազմաթիվ մուլլիտի պրեկուրսորներ: Այս արդյունաբերական թափոններն ունեն օգտակար սիլիցիումի և ալյումինի բարձր պարունակություն, որոնք հիմնական քիմիական միացություններն են, որոնք անհրաժեշտ են մուլիտային կերամիկա արտադրելու համար:Այս արդյունաբերական թափոնների օգտագործման այլ առավելություններն են էներգիայի և ծախսերի խնայողությունը, եթե թափոնները շեղվեն և վերաօգտագործվեն որպես ինժեներական նյութ:Ավելին, սա կարող է նաև օգնել նվազեցնել բնապահպանական բեռը և բարձրացնել դրա տնտեսական օգուտը:

Հետաքննելու համար, թե արդյոք մաքուր էլեկտրակերամիկական թափոնները կարող են օգտագործվել մուլլիտի կերամիկա սինթեզելու համար, համեմատվել են ալյումինի փոշիների հետ խառնված մաքուր էլեկտրակերամիկայի թափոնները և որպես հումք էլեկտրակերամիկայի մաքուր թափոնները: Հումքի բաղադրության և սինթրման ջերմաստիճանի ազդեցությունը միկրոկառուցվածքի և ֆիզիկականի վրա: Հետազոտվել են մուլլիտի կերամիկայի հատկությունները:Ֆազային կազմը և միկրոկառուցվածքը ուսումնասիրելու համար օգտագործվել են XRD և SEM:

Արդյունքները ցույց են տալիս, որ մուլլիտի պարունակությունը մեծանում է սինթրման ջերմաստիճանի բարձրացմամբ, և միևնույն ժամանակ մեծանում է զանգվածային խտությունը:Հումքը մաքուր էլեկտրակերամիկական թափոնն է, այդպիսով սինթրման ակտիվությունն ավելի մեծ է, և սինթրման գործընթացը կարող է արագացվել, և խտությունը նույնպես մեծանում է:Երբ մուլլիտը պատրաստվում է միայն էլեկտրակերամիկական թափոններով, զանգվածային խտությունը և սեղմման ուժը ամենամեծն են, ծակոտկենությունը ամենափոքրն է, և համապարփակ ֆիզիկական հատկությունները կլինեն լավագույնը:

Ելնելով էժան և էկոլոգիապես մաքուր այլընտրանքների անհրաժեշտությունից՝ բազմաթիվ հետազոտական ​​աշխատանքներ օգտագործել են մի շարք արդյունաբերական թափոններ՝ որպես ելանյութ՝ մուլլիտե կերամիկա արտադրելու համար:Վերանայվել են մշակման մեթոդները, սինթրման ջերմաստիճանը և քիմիական հավելումները:Ավանդական երթուղու մշակման մեթոդը, որը ներառում էր մուլլիտի պրեկուրսորի խառնուրդը, սեղմումը և ռեակցիայի սինթրումը, ամենից հաճախ օգտագործվող մեթոդն էր՝ շնորհիվ իր պարզության և ծախսարդյունավետության:Չնայած այս մեթոդը կարող է արտադրել ծակոտկեն մուլլիտե կերամիկա, ստացված մուլիտ կերամիկայի ակնհայտ ծակոտկենությունը 50%-ից ցածր է մնացել:Մյուս կողմից, սառեցված ձուլումը կարող է արտադրել բարձր ծակոտկեն մուլլիտե կերամիկա՝ 67% ակնհայտ ծակոտկենությամբ, նույնիսկ 1500 °C սինթրման շատ բարձր ջերմաստիճանի դեպքում:Կատարվել է մուլլիտի արտադրության մեջ օգտագործվող սինթերման ջերմաստիճանների և տարբեր քիմիական հավելումների վերանայում:Ցանկալի է մուլլիտի արտադրության համար օգտագործել 1500 °C-ից բարձր սինթրման ջերմաստիճան՝ պայմանավորված Al2O3-ի և SiO2-ի միջև ռեակցիայի ավելի բարձր արագությամբ պրեկուրսորում:Այնուամենայնիվ, սիլիցիումի չափազանց մեծ պարունակությունը, որը կապված է պրեկուրսորի կեղտերի հետ, կարող է հանգեցնել նմուշի դեֆորմացման կամ հալվելու բարձր ջերմաստիճանի սինթրման ժամանակ:Ինչ վերաբերում է քիմիական հավելումներին, CaF2, H3BO3, Na2SO4, TiO2, AlF3 և MoO3-ը հաղորդվել է որպես արդյունավետ օգնություն սինթրման ջերմաստիճանի իջեցման համար, մինչդեռ V2O5, Y2O3-դոպավորված ZrO2 և 3Y-PSZ կարող են օգտագործվել մուլլիտի կերամիկայի խտացումը խթանելու համար:Դոպինգը քիմիական հավելումներով, ինչպիսիք են AlF3, Na2SO4, NaH2PO4·2H2O, V2O5 և MgO-ն նպաստել է մուլլիտի բեղերի անիզոտրոպ աճին, ինչը հետագայում մեծացրել է մուլլիտի կերամիկայի ֆիզիկական ուժն ու ամրությունը: