صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C کم کربن تقویت شده با گرافیت میکروکریستالیزه

این پست را به اشتراک بگذارید :

صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C کم کربن تقویت شده با منابع کربن جدید (شامل نانو کربن سیاه، نانولوله‌های کربنی و نانوصفحات اکسید گرافن و غیره) به طور گسترده در راس تحقیقات این زمینه قرار داده شده است. در کار حاضر، گرافیت ریز کریستالی بسیار ریز (UMCG) و گرافیت میکروکریستالی فوق ریز با نیکل (NMCG) به ترتیب به دیرگدازهای صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C  کم کربن اضافه شدند تا تا حدی جایگزین ورقه های گرافیت (GF) شوند. خواص مکانیکی، ترکیب فازها و ریزساختارها با آزمایش خمش سه نقطه‌ای، پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری و طیف‌سنجی پرتو ایکس پراکنده انرژی مورد بررسی قرار گرفتند. همچنین، مکانیسم‌های واکنش فازهای سرامیکی تشکیل‌شده در محل با آنالیز ترمودینامیکی مورد بحث قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد که وجود پودرهای UMCG می‌تواند تشکیل درجا سبیل‌های سرامیکی در هم تنیده را تسهیل کند، که منجر به افزایش تراکم و خواص مکانیکی صفحه صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C  کم کربن می‌شود. علاوه بر این، نانولوله‌های کربنی چند جداره و فازهای سرامیکی به شدت با یکدیگر در دیرگدازهای Al2O3-C حاوی پودر NMCG در هم می‌پیوندند که منجر به خواص مکانیکی بهتر آنها می‌شود. مدول سرد گسیختگی 0.12 ± 36.03 مگاپاسکال و 0.17 ± 32.14 مگاپاسکال برای نمونه ها پس از کک کردن در دمای 1200 درجه سانتی گراد و 1350 درجه سانتی گراد است. این کار یک کاربرد عملی برای گرافیت میکروکریستالی به عنوان منبع کربن کاندید در دیرگدازهای صفحه صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C   ارائه می دهد.

مقدمه:

به عنوان موادی با وظیفه و عملکرد بالا، دیرگدازهای صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C به دلیل خواص مکانیکی و حرارتی-مکانیکی منحصر به فرد خود به طور گسترده در فرآیند ریخته گری پیوسته صنعت متالورژی مورد استفاده قرار گرفته اند.ادغام منابع کربن در دیرگدازهای صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C می تواند مقاومت عالی در برابر شوک حرارتی و مقاومت در برابر خوردگی آنها را ایجاد کند و همچنین استحکام مکانیکی و چقرمگی آنها را به دلیل تشکیل پیوند سرامیکی در اثر واکنش بین منابع کربن و به اصطلاح آنتی اکسیدان ها (فلزی Al, Si) بهبود بخشد. و غیره) در دماهای بالا.

در سال‌های اخیر، نانو کربن‌ها به شکل‌های نانو کربن سیاه (CB) [5،6]، نانولوله‌های کربنی (CNTs) ، و نانوصفحه‌های اکسید گرافن (GONs)به طور گسترده برای بهینه‌سازی استفاده شده‌اند. خواص مکانیکی دیرگدازهای صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C کم کربن (کمتر از 8 درصد وزنی کربن). با این حال، قیمت غیرقابل دسترس نانوکربن، کاربردهای صنعتی آنها را محدود می کند. گرافیت ریز کریستالی (MCG) به دلیل فراوانی در طبیعت، کم هزینه است، که توجه زیادی را برای گنجاندن در دیرگدازهای صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C به خود جلب کرده است. تحقیقات علمی قبلی ما نشان داد که افزودن گرافیت میکروکریستالی خالص یا گرافیت میکروکریستالی فوق ریز (UMCG) برای بهبود استحکام خمشی دیرگدازهای صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C کم کربن مطلوب بود . در کار دیگری، گرافیت میکروکریستالی فوق ریز با نیکل (NMCG) تهیه و وارد دیرگدازهای Al2O3-C کم کربن شد، افزودن پودر سیلیکون می‌تواند با طراحی ساختارهای میکرو/نانو این دیرگدازها را تقویت کند . با توجه به کار فوق، انجام تحقیقات کاربردی بیشتر و ارزیابی امکان سنجی گرافیت میکروکریستالی به عنوان یک منبع کربن قابل اعتماد برای دیرگدازهای صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C معنادار است.

در کار حاضر، پودرهای UMCG و NMCG با فرآیند آسیاب گلوله‌ای با انرژی بالا تهیه و به‌عنوان منابع کربن برای جایگزینی جزئی ورقه‌ای گرافیت در نسوزهای صفحات صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C کم کربن (حدود 4 درصد وزنی گرافیت) انتخاب شدند. . پس از آن، اثرات پودرهای UNCG و NMCG بر خواص مکانیکی و فیزیکی، ترکیبات فازی و ریزساختارهای نمونه‌های Al2O3-C مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت، تفاوت بین ریزساختار و مکانیسم واکنش آنها با تجزیه و تحلیل ترمودینامیکی مورد بحث قرار گرفت.

2. تجربی

2.1. تهیه نمونه هایی از نسوزهای سیستم دریچه کشویی Al2O3-C

پودرهای UMCG و NMCG با فرآیند آسیاب توپی با انرژی بالا تهیه شدند. روش های آماده سازی دقیق در Ref نشان داده شده است. [13]. برای پودرهای UMCG/α-Al2O3، نسبت جرم مخلوط MCG به αAl2O3 1:10 بود. نسبت جرم مخلوط MCG: Ni (NO3) · 6H2O: αAl2O3 1: 1: 9 برای پودرهای NMCG / α-Al2O3 بود. آلومینا جدولی (سه کسر درشت 3.0-1.0 میلی متر، 1.0-0.5 میلی متر، ≤0.5 میلی متر، و دو بخش ریز ~45 میکرومتر و ~20 میکرومتر برای توزیع اندازه دانه، 98 درصد وزنی Al2O3، Shaoxing، چین گرفته شد). پودر سیلیکون (~45 میکرومتر، 98 درصد وزنی Si، آنیانگ، چین)، میکرو سیلیس (~0.5 میکرومتر، 97 درصد وزنی SiO2، ووهان، چین)، پودر آلومینیوم فلزی (~45 میکرومتر، 99 درصد وزنی Al، Xinxiang، چین نانو کربن سیاه (~25 نانومتر، 99 درصد وزنی کربن ثابت، ووهان، چین)، پوسته گرافیت (~74 میکرومتر، 98 درصد وزنی کربن ثابت، چینگدائو، چین) و UMCG/α-Al2O3 آماده شده و پودرهای کامپوزیت NMCG/α-Al2O3 به عنوان مواد اولیه استفاده شد. رزین فنلی گرما سخت (مایع، کربن ثابت 40 درصد وزنی، ووهان، چین) به عنوان چسب استفاده شد. ترکیبات مواد خام برای دیرگدازهای صفحه صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C با محتوای گرافیت 4 درصد وزنی و S-NMCG به ترتیب در جدول 1 نشان داده شده است.

تمام ترکیبات به مدت 60 دقیقه در یک میکسر با سرعت چرخش 80-100 دور در دقیقه مخلوط شدند. مخلوط های همگن به مدت 24 ساعت در دما و رطوبت کنترل شده پیر شدند. متعاقباً، مخلوط‌ها در دیرگدازهای صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C تحت فشار 1250 کیلو نیوتن متراکم شدند و سپس در دمای 200 درجه سانتیگراد به مدت 24 ساعت پخت شدند (ابعاد هندسی صفحه دیرگدازهای صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است). سپس نمونه های آزمایشی Al2O3-C به عرض 25 میلی متر، ارتفاع 25 میلی متر و طول 140 میلی متر از صفحات مختلف استخراج شد. تمام دسته‌های نمونه‌های Al2O3-C در کک نفتی در یک کوراندوم قرار داده شدند و سپس تا دمای انتخاب شده (1200 درجه سانتی‌گراد و 1350 درجه سانتی‌گراد) در یک کوره الکتریکی با نرخ گرمایش 5 درجه سانتی‌گراد در دقیقه و زمان نگهداری گرم شدند. از 3 ساعت پس از درمان، کوره اجازه داده شد تا تا دمای اتاق خنک شود.

جدول 1-بررسی ترکیبات صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C
جدول 1-بررسی ترکیبات صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C
شکل 1- ابعاد هندسی صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C
شکل 1- ابعاد هندسی صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C

2.2. روش های تست و تعیین خصوصیات

خواص فیزیکی شامل تخلخل ظاهری (AP) و چگالی ظاهری (BD) نمونه‌های کک‌شده Al2O3-C مطابق با اصل ارشمیدس با نفت سفید به‌عنوان محیط اندازه‌گیری شد. خواص مکانیکی مانند مدول گسیختگی سرد (CMOR) و مدول خمشی (FM) با آزمایش خمش سه نقطه‌ای در دمای محیط با دهانه 80 میلی‌متر و نرخ بارگذاری 0.5 میلی‌متر در دقیقه با استفاده از سیستم کنترل دیجیتال الکترونیکی اندازه‌گیری شد. (EDC120، شرکت DOLI، آلمان). منحنی نیرو-جابجایی هر نمونه نسوز صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C به طور همزمان در طول آزمایش ثبت شد. تمام اندازه گیری های قبلی با سه نمونه برای هر ترکیب نسوز صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C برای کاهش خطا انجام شد. مراحل کریستالوگرافی نمونه های کک شده Al2O3-C از طریق پراش اشعه ایکس (XRD، X’Pert Pro، Philips، هلند؛ با استفاده از فیلتر Ni، تابش Cu Kα با سرعت اسکن 2 درجه سانتی گراد در دقیقه) آنالیز شدند. ریزساختار سطوح پاره شده و پودرهای نمونه های نسوز صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM، Nova 400 NanoSEM، FEI Company، ایالات متحده آمریکا) و میکروسکوپ الکترونی عبوری با وضوح بالا (HRTEM، JEM-2100، ژاپن، مشاهده شد که هر دو مجهز به طیف‌سنجی پرتو ایکس پراکنده انرژی (EDS، فونیکس، فیلیپس، آیندهوون، هلند) هستند.

2.3. روش محاسبه ترمودینامیکی

محاسبات ترمودینامیکی تعادل با استفاده از نرم افزار Factsage برای تجزیه و تحلیل تغییرات فاز دیرگدازهای صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C در طول گرمایش انجام شد. محاسبات در اتمسفر 3.5×104 Pa CO و 6.5×104 Pa N2 در بستر کک انجام شد و پارامتر آلفا به عنوان نسبت وزنی گاز اتمسفر به جرم ماتریس تنظیم شد [16]. کوراندوم و آلومینا راکتیو در واکنش‌های این سیستم دخیل نبودند [10]. بنابراین، ترکیبات شیمیایی آغازین به ترتیب 2 گرم، Al، 3 گرم Si، 1 گرم SiO2، و 6.8 گرم سانتی گراد (شامل 4 گرم از گرافیت، 1 گرم از کربن سیاه و 1.8 گرم کربن ثابت از رزین مایع) بود. که ترکیبات ماتریس در مواد Al2O3-C بودند. نتایج پیش‌بینی‌شده به‌عنوان تعداد لگ گرم نمونه‌های گازی به عنوان تابعی از آلفا ترسیم شد.

3. نتایج و بحث

3.1. خواص مکانیکی و فیزیکی

خواص مکانیکی و فیزیکی تمام نمونه های کک شده صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C در جدول 2 ارائه شده است. در مقایسه با S-GF، CMOR و FM S-UMCG بالاتر بود، در حالی که S-UMCG بهترین را نشان داد. استحکام مکانیکی و مدول خمشی در دماهای انتخاب شده. علاوه بر این، هر دو CMOR و FM همه نمونه ها با افزایش دمای کک سازی از 1200 درجه سانتی گراد به 1350 درجه سانتی گراد اندکی کاهش یافتند. به عنوان مثال، CMOR 0.11 ± 33.42 مگاپاسکال و 0.06 ± 29.68 MPa برای S-UMCG پس از کک کردن در 1200 درجه سانتی گراد و 1350 درجه سانتی گراد بود. CMOR 0.12 ± 36.03 مگاپاسکال و 0.17 ± 32.14 مگاپاسکال برای SNMCG در دماهای بالا بود. واضح بود که CMOR و FM با خواص فیزیکی دیرگدازهای Al2O3-C مرتبط هستند. (جدول 2). شکل 2 منحنی نیرو-جابجایی نمونه های صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C را نشان می دهد که به ترتیب در دمای 1200 درجه سانتی گراد و 1350 درجه سانتی گراد گرم شده اند. تغییرات در نیروها و جابجایی ها تمایل مشابهی با CMOR و FM داشتند. و نیرو و جابجایی S-NMCG در 1200 درجه سانتیگراد و 1350 درجه سانتیگراد بزرگترین بود. این نشان داد که ادغام UMCG و NMCG تأثیر مثبتی بر خواص مکانیکی دیرگدازهای صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C دارد.

جدول 2-خواص مکانیکی و فیزیکی نمونه های دیرگدازهای صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C کک شده در دمای 1200 درجه سانتی گراد و 1350 درجه سانتی گراد.
جدول 2-خواص مکانیکی و فیزیکی نمونه های دیرگدازهای صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C کک شده در دمای 1200 درجه سانتی گراد و 1350 درجه سانتی گراد.
شکل 2-منحنی‌های جابه‌جایی نیرو نمونه‌های دیرگدازهای صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C در دمای 1200 درجه سانتی‌گراد (a) و 1350 درجه سانتی‌گراد (b) کک شده‌اند.

2.3. ترکیبات فازی و ریزساختارها

تجزیه و تحلیل XRD برای تمام نمونه های کک شده برای بررسی تکامل فاز در دیرگدازهای صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C در طول پخت انجام شد. برای تمام نمونه های Al2O3-C کک شده در 1200 درجه سانتیگراد، فازهای کوراندوم، Si و گرافیت شناسایی شدند، فازهای Al و SiO2 ناپدید شدند، در حالی که فاز SiC تشکیل شد. در مقایسه با دو نمونه دیگر، S-NMCG قویترین پیک پراش SiC را نشان داد (شکل 3a). با افزایش بیشتر دمای پخت تا 1350 درجه سانتی گراد، افزایش شدت پیک SiC شناسایی شد. علاوه بر این، تغییر شدت پیک Si در مقایسه با SiC گرایش مخالف داشت (شکل 3b). تصاویر SEM از سطوح پاره شده تمام نمونه های صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C کک شده در دمای 1200 درجه سانتی گراد و 1350 درجه سانتی گراد در شکل های 4 و 5 به ترتیب  نشان داده شده است. در دمای 1200 درجه سانتیگراد، پوسته گرافیت هنوز ریزساختار اولیه را حفظ کرده و مقدار کمی از ویسکرزهای SiC را می توان در ماتریس S-GF مشاهده کرد (شکل 4a). علاوه بر این، برخی از سبیل‌های سوزنی شکل نانومتری (بر اساس تجزیه و تحلیل EDS و کار قبلی به عنوان ویسکرزAlN تأیید شده‌اند) با نسبت تصویر بالا در یک منطقه غنی از آلومینیوم تشکیل شده‌اند (شکل 4b). در مورد S-UMCG، تعداد زیادی ویسکرزSiC به خوبی در ماتریس توزیع شده و گرافیت میکروکریستالی باقیمانده نیز مشاهده شد (شکل 4c). علاوه بر این، مقدار زیادی ویسکرزمخطط و ستونی پیدا شد که می‌توان آن‌ها را به‌عنوان فازهای سرامیکی Al4C3 با تجزیه و تحلیل EDS و کار قبلی تأیید کرد (شکل 4d). برای S-NMCG، گرافیت ریز کریستالی بسیار ریز با اندازه کمتر از 4 میکرومتر کشف شد و ویسکرزهای Al4C3 بسیار مخطط به خوبی در اطراف گرافیت میکروکریستالی پخش شد (شکل 4e). علاوه بر این، مقدار کمی از ویسکرزهای SiC و نانولوله های کربنی با یکدیگر در ماتریس قفل شده بودند (شکل 4f).

شکل 3-الگوهای XRD نمونه های دیرگداز صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C در دمای 1200 درجه سانتی گراد (a) و 1350 درجه سانتی گراد (b) کک شدند.
شکل 3-الگوهای XRD نمونه های دیرگداز صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C در دمای 1200 درجه سانتی گراد (a) و 1350 درجه سانتی گراد (b) کک شدند.
شکل 4-میکروگراف های SEM از نمونه های دیرگداز صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C کک شده در 1200 درجه سانتی گراد. (a، b) S-GF، (c، d) S-UMCG و (e، f) S-NMCG
شکل 4-میکروگراف های SEM از نمونه های دیرگداز صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C کک شده در 1200 درجه سانتی گراد. (a، b) S-GF، (c، d) S-UMCG و (e، f) S-NMCG

شکل 5 ریزساختار تمام نمونه ها را پس از پخت در دمای 1350 درجه سانتی گراد نشان می دهد. برای S-GF حاوی پوسته گرافیت به عنوان منبع کربن، پوسته گرافیت اصلی و باقیمانده هر دو در ماتریس مشاهده شدند. در حالی که تعداد انگشت شماری از ویسکرزهای SiC روی مرزهای ذرات پوسته گرافیت تا حدی متلاشی شده رشد کردند (شکل 5a)، که از طریق تعامل بین سیلیکون و ورقه گرافیتی شکل گرفتند. مشخص بود که نسبت ابعاد و محتوای ویسکرز‌های SiC افزایش می‌یابد، که منجر به تشکیل بافت میانی در ماتریس SUMCG شد (شکل 5b). در مورد S-NMCG، همزیستی ویسکرزهای SiC و نانولوله های کربنی (شکل 5c)، و ویسکرزهای توخالی مشابه SiC (شکل 5d) در ماتریس کشف شد. علاوه بر این، قطرات Ni کاتالیزور در نوک برخی از ویسکرزهای SiC محصور شدند (شکل 5e)، که نشان‌دهنده مکانیسم رشد معمولی «گاز-مایع-جامد» است. علاوه بر این، مولایت ستونی معمولی در ماتریس تشکیل شده است (شکل 5f). تشکیل ریزساختارهای پیچیده دیرگداز صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C حاوی پودرهای NMCG به عنوان برهمکنش آنتی اکسیدان های مختلف و کاتالیزورهای حاوی نیکل همراه با یک فضای عملیات حرارتی پیچیده در بستر کک در نظر گرفته شد. برای بررسی بیشتر تکامل ریزساختاری نانولوله‌های کربنی در S-NMCG پخته شده در دماهای مختلف، نمونه‌ها به پودر تبدیل شدند و با TEM مشخص شدند، همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است. طبق آنالیز HRTEM، نانولوله‌ها کربن معمولی چند جداره بودند. نانولوله ها (MWCNTs) با قطر خارجی حدود 40 نانومتر زمانی که نمونه ها در دمای 1200 درجه سانتیگراد کک شدند (شکل 6ab). در دمای 1350 درجه سانتی گراد، قطر خارجی MWCNT ها به حدود 65 نانومتر افزایش یافت (شکل 6c)، که با تجزیه و تحلیل SEM مطابقت داشت. علاوه بر این، وجود قطرات نیکل در نوک MWCNT ها (شکل 6d) نشان داد که “مکانیسم های رشد نوک”عنصر غالب برای تشکیل MWCNT ها در ماتریس S-NMCG هستند.

شکل 5-میکروگراف های SEM نمونه های دیرگداز صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C کک شده در دمای 1350 درجه سانتی گراد. (الف) S-GF، (ب) S-UMCG و (c-f) S-NMCG
شکل 5-میکروگراف های SEM نمونه های دیرگداز صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C کک شده در دمای 1350 درجه سانتی گراد. (الف) S-GF، (ب) S-UMCG و (c-f) S-NMCG
شکل 6- میکروگراف های TEM از نمونه S-NMCG کک شده در 1200 درجه سانتی گراد (a, b) و 1350 درجه سانتی گراد (c, d)

3.3. بحث

تجزیه و تحلیل ترمودینامیکی برای تجزیه و تحلیل تغییرات فاز در دیرگداز صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C از 1200 درجه سانتیگراد تا 1350 درجه سانتیگراد انجام شد. رابطه تمام فازها در دمای 1200 درجه سانتیگراد با مقدار آلفا در شکل 7a نشان داده شده است. Al، Si و SiO2 فازهای ناپایدار بودند و تکامل فاز در سیستم ارتباط نزدیکی با مقدار آلفا داشت. هنگامی که آلفا به صفر بسته شد، فشار جزئی CO (g) و N2 (g) بسیار کم بود، در حالی که مقدار Al4C3 (s)، SiC (s) و Al2O3 (s) بالا بود. با افزایش آلفا، مقدار Al4C3 (s) و SiC (s) به تدریج کاهش یافت و در نهایت با افزایش آلفا به 0.07 و 0.30 به حداقل مقدار خود رسید. پس از آن، مقدار AlN (s) با افزایش آلفا از 0.01 به 0.08 شروع به افزایش کرد و به حداکثر مقدار رسید. هنگامی که آلفا از 0.08 افزایش یافت، مقدار AlN (s) به طور پیوسته شروع به کاهش کرد و در نهایت با افزایش آلفا به 0.49 به حداقل مقدار خود رسید. به طور مشابه، مقدار Al2O3 (s) با افزایش آلفا از صفر به 0.50 شروع به افزایش کرد و به حداکثر مقدار رسید. هنگامی که آلفا از 0.50 افزایش یافت، مقدار Al2O3 (s) به طور پیوسته شروع به کاهش کرد و در نهایت با افزایش آلفا به 0.84 به حداقل مقدار خود رسید. علاوه بر این، مقدار Si3N4 زمانی شروع به افزایش کرد که آلفا از 0.08 به 0.31 افزایش یافت و ثابت ماند. ویسکرزهای سرامیکی AlN (شکل 4b)، Al4C3 (شکل 4d و e) و SiC (شکل 4a، c و f) در ناحیه غنی از آلومینیوم، منطقه غنی از آلومینیوم یا گرافیت، و گرافیت شناسایی شدند. منطقه غنی به ترتیب این نشان داد که فرآیندهای شیمیایی پیچیده ای در میان افزودنی های Al، Si و SiO2 و محیط اطراف آنها وجود دارد. تغییرات فاز پیش بینی شده در 1350 درجه سانتیگراد (شکل 7b) بسیار متفاوت از تغییرات فاز 1200 درجه سانتیگراد بود. انتظار می رود فشار جزئی CO (g) بالاتر از آن در 1200 درجه سانتی گراد باشد، مقدار Al2O3 (s) شروع به افزایش کرد زمانی که آلفا از صفر به 0.63 افزایش یافت و به حداکثر مقدار رسید. هنگامی که آلفا از 0.63 افزایش یافت، مقدار Al2O3 (s) شروع به کاهش کمی کرد، در حالی که فاز Al6Si2O13 ظاهر شد و به طور پیوسته افزایش یافت. فازهای AlN (s)، Al4C3(s) و Si3N4(s) به دلیل تبدیل شدن به فازهای Al2O3 (s) و Al6Si2O13 (s) در دمای 1350 درجه سانتی گراد ناپدید شدند. تجزیه و تحلیل ترمودینامیکی ترکیبات فاز و تغییرات به طور کلی با نتایج تجزیه و تحلیل XRD و SEM مطابقت داشت، اگرچه آن پیک های پراش AlN و Al4C3، Al6Si2O13 در الگوهای XRD به ترتیب در 1200 درجه سانتی گراد و 1350 درجه سانتی گراد شناسایی نشدند، که ممکن است به مقادیر کم آنها نسبت داده می شود. خواص مکانیکی ارتباط نزدیکی با خواص فیزیکی، ترکیبات فازی و ریزساختار دیرگداز صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C داشت. برای S-UMCG حاوی فعالیت بالاتر و عیوب بیشتر پودرهای UMCG، فازهای سرامیکی به راحتی در داخل منافذ تشکیل می‌شوند که منجر به افزایش چگالی و خواص مکانیکی صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C کم کربن می‌شود.

برای S-NMCG حاوی پودرهای NMCG، نانوذرات حاوی نیکل با توانایی حل عالی در پودرهای کربن، آلومینیوم فلزی و سیلیکا، که می‌تواند باعث ارتقای «جامد گاز»، «مایع-جامد» و «گاز-مایع-جامد» شود. واکنش برای تشکیل ویسکرز های سرامیکی در دمای بالا علاوه بر این، MWCNT ها با خواص مکانیکی عالی می توانند در محل با تجزیه در اثر حرارت کاتالیزوری رزین فنلی در دماهای بالا تشکیل شوند.

شبکه به هم پیوسته MWCNT ها و ویسکرزهای سرامیکی می تواند مکانیسم های تقویت و سفت شدن را بیان کند، از جمله انحراف ترک، پل زدن، شکستگی و بیرون آمدن [23-25]، که دارای استحکام مکانیکی عالی و چقرمگی صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C است. خاطرنشان می شود که خواص مکانیکی همه نمونه ها از 1200 درجه سانتیگراد تا 1350 درجه سانتیگراد کمی بدتر شده است، که ممکن است به دلیل افزایش تخلخل ظاهری آنها از تبخیر Al (g)، Si (g) و SiO (g) باشد. ) و همچنین انبساط حجمی کوچک دیرگدازهای دیرگداز صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C.

شکل 7-تجزیه و تحلیل ترمودینامیکی تغییرات فاز نمونه های دیرگداز صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C کک شده در دمای 1200 درجه سانتی گراد (a) و 1350 درجه سانتی گراد (b) در اتمسفر بستر کک
شکل 7-تجزیه و تحلیل ترمودینامیکی تغییرات فاز نمونه های دیرگداز صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C کک شده در دمای 1200 درجه سانتی گراد (a) و 1350 درجه سانتی گراد (b) در اتمسفر بستر کک

4. نتیجه گیری

تأثیر منابع کربن جدید (UMCG و NMCG) بر خواص مکانیکی و فیزیکی، ترکیبات فازی، و ریزساختارهای دیرگداز صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C. در کار حاضر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد که وجود پودرهای UMCG می‌تواند تشکیل درجا ویسکرز‌های سرامیکی در هم تنیده را تسهیل کند، که منجر به افزایش تراکم و خواص مکانیکی صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C کم کربن می‌شود. علاوه بر این، نانولوله‌های کربنی چند جداره و فازهای سرامیکی به شدت با یکدیگر در دیرگداز صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C حاوی پودر NMCG در هم می‌پیوندند که منجر به خواص مکانیکی بهتر آنها می‌شود. مدول سرد گسیختگی 0.12 ± 36.03 مگاپاسکال و 0.17 ± 32.14 مگاپاسکال برای نمونه ها پس از کک کردن در دمای 1200 درجه سانتی گراد و 1350 درجه سانتی گراد است. این کار یک کاربرد عملی برای گرافیت میکروکریستالی به عنوان منبع کربن کاندید در دیرگداز صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C ارائه می دهد.

ادغام منابع کربن در دیرگدازهای صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C چه نتایجی را در پی دارد؟

به عنوان موادی با وظیفه و عملکرد بالا، دیرگدازهای صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C به دلیل خواص مکانیکی و حرارتی-مکانیکی منحصر به فرد خود به طور گسترده در فرآیند ریخته گری پیوسته صنعت متالورژی مورد استفاده قرار گرفته اند.ادغام منابع کربن در دیرگدازهای صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C می تواند مقاومت عالی در برابر شوک حرارتی و مقاومت در برابر خوردگی آنها را ایجاد کند و همچنین استحکام مکانیکی و چقرمگی آنها را به دلیل تشکیل پیوند سرامیکی در اثر واکنش بین منابع کربن و به اصطلاح آنتی اکسیدان ها (فلزی Al, Si) بهبود بخشد. و غیره) در دماهای بالا.

افزودن گرافیت میکروکریستالی چه خواصی را در صفحه اسلاید گیت ایجاد می کند؟

تحقیقات علمی قبلی نشان از این دارد که افزودن گرافیت میکروکریستالی خالص یا گرافیت میکروکریستالی فوق ریز (UMCG) برای بهبود استحکام خمشی دیرگدازهای صفحه سیستم دریچه کشویی Al2O3-C کم کربن مطلوب بود .

ادتیوها برای دستیابی به چه مشخصاتی به ترکیب شیمیایی صفحه سیستم اسلایدگیت اضافه می شوند؟

گرافیت میکروکریستالی فوق ریز با نیکل (NMCG) تهیه و وارد دیرگدازهای Al2O3-C کم کربن شد، افزودن پودر سیلیکون می‌تواند با طراحی ساختارهای میکرو/نانو این دیرگدازها را تقویت کند.

برای دستیابی به بروزترین مقالات جهان در زمینه فولاد، نفت، گاز و پتروشیمی با ما در آکادمی ویستا همراه باشید. همچنین جهت کسب اطلاعات بیشتر و بهره مندی از خدمات و محصولات، با ما در تماس باشید.

عضویت در خبرنامه

اطلاع از آخرین اخبار و مقالات ویستا آسمان

اخبار و مقالات مرتبط

Related news & articles

Leave A Comment