Kaedah Penyediaan Mullite Ketulenan Tinggi Dan Aplikasinya dalam Refraktori Dan Bidang Lain

 Komponen utama mullite ialah alumina dan silikon oksida, yang merupakan nama mineral alumino-silikat, ia adalah mineral yang dibentuk oleh alumino-silikat melalui keadaan suhu tinggi, dan mullite juga terbentuk apabila memanaskan alumino-silikat secara buatan. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, China telah meningkatkan penggunaan bersih sumber arang batu, penjanaan loji kuasa abu terbang juga mengandungi fasa mullite, termasuk loji janakuasa Jungar relau arang batu dihancurkan abu terbang dalam kandungan mullite kira-kira 40%. Komposisi kimia mullite ialah 3Al2O3-2SiO2-2Al2O3-SiO2, dan dari perspektif rajah fasa, mullite ialah satu-satunya kristal aluminium silikat yang stabil dalam sistem rajah fasa binari. Struktur kristalnya terdiri daripada silika-oksigen tetrahedra dan aluminium-oksigen tetrahedra yang disusun sepanjang paksi-C dengan cara yang tidak teratur untuk membentuk rantai berganda, dan rantai berganda disambungkan oleh aluminium-oksigen oktahedra, di mana oktahedra aluminium-oksigen bermain. peranan sokongan tulang belakang dalam keseluruhan struktur, dan modulasi amplitud bukan metrik bagi kedua-dua jenis mod pesanan menjadikannya mempunyai tenaga yang stabil, dan dengan itu mullite mempunyai kestabilan kimia yang sangat baik. Pada masa yang sama, ia juga mempunyai refraktori yang baik, penebat elektrik dan sifat-sifat lain, ketahanan terhadap hakisan kimia, rintangan kejutan yang baik, suhu melembutkan beban tinggi, rintangan rayapan, kini digunakan secara meluas dalam metalurgi, industri kimia, petroleum, kuasa elektrik, negara. pertahanan dan banyak lagi bidang perindustrian.

 Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, dengan kemunculan mullite dan bahan novel kompositnya, ia telah menyebabkan penyelidik dalam dan luar negara memberi perhatian yang besar kepada bahan mullite. Makalah ini memberi tumpuan kepada kajian semula sifat fizikal dan kimia mullite, kaedah penyediaan yang tinggi. -mullite ketulenan, dan aplikasinya dalam bidang bahan refraktori dan elektrik.

Sifat fizikal dan kimia mullite ketulenan tinggi ditunjukkan dalam jadual.

Kaedah sol-gel

 Kaedah sol-gel adalah garam alkohol logam atau bahan bukan organik sebagai pendahulu untuk penyediaan bahan, pertama, bahan mentah dicampur secara seragam, kemudian hidrolisis, tindak balas kimia pemeluwapan, pembentukan larutan sistem sol-gel yang stabil dan telus dalam penyelesaian, dan akhirnya sol-gel oleh penuaan zarah gel melalui pempolimeran perlahan gel melalui pembentukan struktur rangkaian berbilang dimensi, struktur rangkaian berbilang dimensi diisi dengan pelarut tidak mengalir, dan akhirnya pembentukan Bahan-bahan berfungsi bukan organik boleh disediakan dengan mengeringkan gel untuk mengeluarkan bahan organik.

 Luo Fa et al. bahan berfungsi seramik mullite disintesis dengan kaedah Sol-Gel menggunakan serbuk aluminium, etil ortosilikat (TEOS), dan HCl sebagai bahan mentah, dan mereka menyiasat hubungan antara ketumpatan pensinteran, sifat dielektrik gelombang mikro, bahan tambahan pensinteran MgO, dan kekerapan ujian bahan seramik mullite . Hasil kajian menunjukkan bahawa keadaan pensinteran yang digunakan untuk penyediaan mempunyai pengaruh yang besar terhadap ketumpatan pensinteran dan pemalar dielektrik bahan seramik mullite, dan suhu tekanan panas mempunyai pengaruh yang paling besar terhadap ketumpatan pensinteran dan pemalar dielektrik kompleks seramik mullite. bahan antara parameter yang dikaji. Penambahan MgO aditif juga meningkatkan bahagian sebenar dan khayalan pemalar dielektrik kompleks bahan seramik mullite, dan tidak ada kesan serakan yang ketara pada pemalar dielektrik kompleks.

 He Wen et al. mengkaji penyediaan serbuk ultrafine gel kering dengan menggunakan TEOS dan Al(NO3)3-9H2O sebagai bahan mentah, dengan kaedah sol-gel (Sol-Gel), dengan penggantian pelarut kepada gel alkohol, dan dengan menggunakan cecair superkritikal CO2 untuk menjalankan teknologi pengekstrakan dan pengeringan suhu rendah pada gel alkohol, dan kemudian selepas rawatan pemanasan suhu tinggi 1150 darjah selama 2 jam, ia boleh menjadi agak mudah untuk menyediakan mullite ultrafine ketulenan tinggi serbuk. Serbuk mullite boleh disediakan dengan mudah dengan ketulenan tinggi dengan memanaskan pada 1150 darjah selama 2 jam. Serbuk mullite yang disediakan mempunyai saiz zarah 5 ~ 15 nm, permukaan khususnya setinggi 376 m2/g, dan zarah-zarahnya diagihkan secara seragam, menunjukkan jarum pendek atau bentuk lajur pendek.

 Zhang Xintao menggunakan aluminium nitrat dan etil ortosilikat sebagai bahan mentah, kaedah sol-gel (kaedah Sol-Gel) untuk menyediakan bahan berfungsi serbuk mullite, melalui rawatan haba suhu tinggi pada 1300 darjah selama 2h, bahan mullite serbuk yang disediakan, menunjukkan prestasi cemerlang. , seperti sifat dielektrik yang rendah, kehilangan dielektrik relatifnya dan pemalar dielektrik akan meningkat dengan peningkatan kandungan mullite, kehilangan dielektrik akan dengan peningkatan suhu pensinteran, kehilangan dielektrik akan menunjukkan arah aliran menurun dengan peningkatan suhu pensinteran. ketinggian menunjukkan arah aliran menurun.

Kaedah penghabluran hidroterma

 Penghabluran hidroterma biasanya dijalankan dalam bekas reaktor khas tertutup, seperti autoklaf dan peralatan khas lain, di mana larutan akueus digunakan sebagai medium untuk tindak balas hidroterma, dan penjana reaktor dipanaskan, dengan mencipta tekanan tinggi, persekitaran tindak balas suhu tinggi, yang menjadikan bahan-bahan yang sukar untuk dibubarkan atau tidak larut dalam keadaan biasa untuk dibubarkan dan membentuk nukleus nanohabluran yang sangat tersebar dengan penghabluran semula, yang dikenali sebagai kaedah penghabluran hidroterma. Menggunakan mineral semula jadi, Yinye Wang et al. bahan nanohablur komposit tersintesis dengan mullite sebagai fasa kristal utama oleh penghabluran hidroterma. Para penyelidik memanaskan nanokristal komposit mereka pada suhu antara 500 darjah hingga 1005 darjah dan mendapati bahawa nanohablur komposit mempunyai kestabilan haba kimia yang sangat baik. Diuji oleh teknik TPR, keputusan menunjukkan bahawa bahan komposit mempunyai kesan struktur pada pembawa dan menggunakan jumlah hidrogen yang berbeza dengan struktur permukaan kristal.

Kaedah pemendakan hidrolisis

 Kaedah pemendakan hidrolitik merujuk kepada terlebih dahulu menambah pemendakan kepada penyelesaian yang dijelaskan untuk mendapatkan mendakan, dan kemudian mengkalsinkan mendakan pada suhu tinggi untuk menjadikannya terurai, dan akhirnya mendapatkan bahan serbuk. Kaedah kerpasan hidrolitik terbahagi kepada kaedah kerpasan bersama dan kaedah kerpasan fasa tunggal. Kaedah kerpasan bersama ialah menambah mendakan ke dalam larutan untuk membentuk mendakan; yang kedua akan terlebih dahulu melarutkan pemendakan dalam larutan, dan kemudian menukar nilai pH larutan melalui penguraian pemendakan selepas pembubaran lengkap, dan akhirnya membentuk mendakan. Penyelidik Zhang Zhijie menggunakan Al13 dan asid silisik yang diaktifkan sebagai bahan mentah, dan mula-mula mensintesis prekursor mullite dengan kaedah pemendakan hidrolisis, yang dirawat haba pada suhu kurang daripada 900 darjah selama kira-kira 1j, dan membentuk fasa kristal mullite. Kaedah pemendakan hidrolitik mensintesis mullite pada suhu yang lebih rendah, yang mengurangkan kesukaran penyediaan dan mempunyai kelebihan sintesis suhu rendah.

Penggunaan mullite dalam bidang refraktori

 Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, pembangunan refraktori mullite sangat pesat, dengan kemajuan berterusan dan peningkatan teknologi perindustrian, bahan baru mullite bukan sahaja untuk memenuhi pertumbuhan pesat industri petroleum, kimia dan lain-lain suhu tinggi dalam permintaan, tetapi juga untuk memenuhi teknologi industri suhu tinggi terus memajukan keperluan baharu. Pada masa kini, bahan refraktori yang digunakan dalam industri boleh disediakan daripada oksida seperti silikon oksida, kalsium oksida dan alumina. Mullite sebagai bahan refraktori berprestasi tinggi, ia mempunyai:

(1) Takat lebur yang tinggi; dan

(2) Pengembangan seragam; dan

(3) Kestabilan kejutan haba yang sangat baik.

(4) Titik pelembutan beban tinggi.

(5) Nilai rayapan rendah pada suhu tinggi.

(6) Kekerasan tinggi; dan

(7) Rintangan kimia yang baik dan kelebihan lain.

 Bahan refraktori baharu yang disediakan daripada mullite kini digunakan secara meluas dalam relau meredam, relau kalsiner, dandang, tanur berputar dan peralatan suhu tinggi yang lain. Peralatan suhu tinggi yang disediakan daripada mullite bukan sahaja tahan kepada suhu tinggi, tetapi juga mempunyai hayat perkhidmatan yang panjang dan rintangan kakisan. Mullite dan lain-lain bahan berkualiti tinggi untuk melengkapkan satu sama lain, sintesis komposit prestasi yang lebih cemerlang bahan refraktori. Seperti penggunaan cordierite - mullite komposit bahan tanur seramik sintetik, penyediaan bahan dengan pekali kecil pengembangan haba, rintangan kejutan haba yang sangat baik, refraktori tinggi, kestabilan suhu tinggi. Oleh itu, pada masa ini, tanur seramik gred tinggi domestik dan asing biasa digunakan bahan komposit cordierite mullite. Pendek kata, bahan refraktori mullite adalah lebih dan lebih penting kepada orang ramai, saya percaya bahawa akan ada prestasi yang lebih baik bahan refraktori mullite.

Mullite dalam aplikasi elektrik

 Sistem komputer moden terdiri daripada litar bersepadu prestasi ultra tinggi, yang telah membawa kepada kajian meluas substrat seramik pemalar dielektrik rendah. Substrat seramik pemalar dielektrik rendah dicirikan oleh tiga ciri:

(1) Boleh disinter kepada logam tertentu; dan

(2) Boleh menganggap kepadatan talian tinggi; dan

(3) mempunyai pekali pengembangan yang rendah dan sepadan dengan pekali pengembangan haba silikon.

 Aplikasi mullite dalam bidang sifat elektrik dicerminkan dalam penggunaannya sebagai bahan substrat yang sangat baik, yang mempunyai pemalar dielektrik yang sangat rendah dan boleh menganggap ketumpatan talian yang tinggi. Oleh itu, seramik mullite dan komposit kaca-seramik berasaskan mullite digunakan sebagai bahan berfungsi yang sangat baik untuk litar bersepadu berprestasi tinggi.

 Jin Zhengguo et al, menjalankan kajian mengenai aplikasi seramik mullite dalam bidang elektrik, dengan kandungan mullite yang berbeza, sifat dielektrik dan kehilangan dielektrik juga menghasilkan perubahan dalam bahan komposit apabila kandungan mullite w{{{{3} }}}%~90%, pemalar dielektrik berubah dalam 6.0~7.0. Jenis baru bahan substrat seramik mullite mempunyai pemalar dielektrik yang rendah, pekali pengembangan haba yang rendah, dan kekuatan yang baik, yang sesuai untuk litar bersepadu berkelajuan tinggi dan pemasangan mikroelektronik. Bahan substrat seramik mullite baharu mempunyai pemalar dielektrik yang rendah, pekali pengembangan haba yang rendah, kekuatan yang baik, dan sesuai untuk aplikasi dalam litar bersepadu berkelajuan tinggi.

 Wang Jing menyediakan komposit mullite tiub nano karbon. Atas dasar prestasi baik bahan seramik mullite, dengan menambah nanotube karbon untuk meningkatkan keliatannya, kajian penggunaan tiub nano karbon selepas pengubahsuaian sifat elektrik khas bahan mullite selepas sifat konduktif sifat konduktif sifat mekanikal, haba dan lain-lain. Hasil kajian menunjukkan bahawa pelbagai sifat bahan telah mencapai peningkatan yang besar. Antaranya, kekonduksian elektrik dipertingkatkan dengan lebih daripada 10 pesanan magnitud; pemalar elektrik dipertingkatkan sebanyak 10-30 kali, dan kehilangan dipertingkatkan sebanyak 3 susunan magnitud; keliatan patah dipertingkatkan sehingga 80%. Bahan ini mempunyai kelebihan kedua-dua bahan fasa kompleks mekanikal dan elektrik, dan mempunyai prospek aplikasi yang ketara dalam bidang bahan elektronik. Oleh itu, penyelidikan bahan seramik mullite baru adalah sangat penting.

Mullite dalam aplikasi lain

 Mullite, sebagai bahan kimia yang sangat baik, mempunyai banyak aplikasi sebagai tambahan kepada aspek penyelidikan aplikasi yang disebutkan di atas. Sebagai contoh, mullite boleh digunakan sebagai komponen seramik telap. Bahan ini mempunyai kekuatan mekanikal yang tinggi, pengedaran liang yang lebih seragam, dan kebolehtelapan udara yang baik. Di samping itu, komposit mullite boleh digunakan sebagai pembawa pemangkin, yang mempunyai kestabilan kimia yang baik dan rintangan haba, dan boleh dimuatkan dengan pelbagai pemangkin. Pemangkin yang disediakan boleh digunakan dalam keretakan petroleum, rawatan ekzos kereta dan rawatan air sisa. Aloi seramik mullite juga boleh digunakan untuk pelapik pad brek, yang menggunakan aloi logam sebagai substrat dan jenis seramik lain sebagai medium penyebaran. Oleh kerana bahan tersebut mempunyai rintangan haba dan haus yang lebih baik daripada bahan brek yang disediakan daripada polimer, ia kini digunakan secara meluas dalam pesawat dan sistem rel berkelajuan tinggi, serta dalam pad brek automotif.

 Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, di bawah usaha berterusan penyelidik, pembangunan bahan mullite telah sangat pesat, dan aplikasi mereka telah menjadi lebih meluas, dengan kemunculan banyak bahan mullite baru dengan prestasi komprehensif yang sangat baik. Pada masa ini, terdapat lebih banyak kajian mengenai bahan struktur suhu tinggi, bahan seramik dan bahan penebat adiabatik. Dalam sifat elektrik dan sifat optik penyelidikan adalah agak kecil, terdapat lebih banyak masalah, untuk mendapatkan pelbagai aplikasi yang lebih luas pada masa hadapan dalam bidang elektrik, optik dan bidang lain, perlu meningkatkan usaha penyelidikan. Kedua, dalam kaedah sintesis mullite, perlu analisis yang lebih mendalam mengenai mekanisme sintesis bahan, pembangunan yang lebih sesuai untuk perindustrian kaedah maju; dalam aspek teori keperluan untuk meningkatkan termodinamik dan dinamik bahan mullite; ini adalah kondusif kepada pembangunan prestasi yang lebih komprehensif bagi bahan baharu. Hala tuju penyelidikan di atas adalah fokus penyelidikan masa depan.