これらのセラミック材料の特性に対する鉱化剤の影響

マグネシウムアルミニウムスピネル（MgAl2O、MgO・Al2O、MA）は、高温機械的性質、耐剥離性、耐食性に優れています。Al2O-MgO系の中で最も代表的な高温セラミックです。ヘキサアルミン酸カルシウム（CaAl12O19、CaO・6AlOまたはCA6）の結晶粒子が基底面に沿って優先的に成長することにより、結晶粒子が小板状または針状の形態に成長し、材料の靱性を大幅に向上させることができます。カルシウムジアルミネート（CaAlO または CaO・2Al2O3、CA2）は、低い熱膨張係数を持っています。CAz を高融点および高膨張係数を持つ他の材料と配合すると、熱衝撃による損傷に十分耐えることができます。したがって、MA-CA 複合材料は、CA6 と MA の総合的な特性により、高温産業における新しいタイプの高温セラミック材料として広く注目されています。

この論文では,MAセラミック,MA-CA2-CAセラミック複合材料およびMA-CAセラミック複合材料を高温固相焼結によって調製し,これらのセラミック材料の特性に対する鉱化剤の影響を研究した。セラミックスの性能に及ぼす鉱化剤の強化メカニズムが議論され、以下の研究結果が得られました。
(1)結果は、MAセラミック材料のかさ密度と曲げ強度が焼結温度の増加とともに徐々に増加することを示しました。１６００℃で２時間焼結した後のＭＡセラミックの焼結性能は劣っており、かさ密度は３．１７ｇ／ｃｍ ３ 、曲げ強度値は１３３であった。31MPa。鉱化剤 Fez03 の増加に伴い、MA セラミック材料のかさ密度は徐々に増加し、曲げ強度は最初に増加し、その後減少しました。添加量が３ｗｔ．％では、曲げ強度は最大２０９．３ＭＰａに達した。

(2)MA-CA6セラミックの性能と相組成は、CaCOとα-AlO原料の粒径、α-Al2O3の純度、合成温度、保持時間に関係します。原料として小粒径のCaCOと高純度のα-AlzO3を使用し、1600℃で焼結し2時間保持した後、合成されたMA-CA6セラミックは優れた曲げ強度を有します。CaCO3 の粒径は、MA-CA6 セラミック材料における CA 相の形成と結晶粒子の成長と発達に重要な役割を果たします。高温では、a-AlzO 中の不純物 Si が一時的な液相を形成し、CA6 粒子の形態が小板から等軸に変化します。

(3)MA-CA複合材料の特性と強化機構に及ぼす鉱化剤ZnOとMg(BO2)zの影響を調査した。鉱化剤ZnOおよびMg(BO2)zによって形成された(Mg-Zn)Al2O4固溶体およびホウ素含有液相がMAの粒径を小さくし、MAの含有量を増加させることが判明した。これらの緻密相は微結晶 MA 粒子でコーティングされ、局所的に分散した緻密体を形成します。これにより CA6 粒子が等軸粒子に変態し、MA-CA セラミック材料の緻密化が促進され、曲げ強度が向上します。

(4)a-AlzOの代わりに分析的に純粋なAl2Oを使用することにより、分析的に純粋な原料からMA-CA2-CAセラミック複合材料を合成した。複合材料の物理的および機械的特性、微細構造および相組成に対する鉱化剤 SnO2 および HBO の影響を研究しました。

結果は、鉱化剤SnO2およびH2BOを添加した後、固溶体およびホウ素を含む過渡液相がセラミック材料中に現れることを示している。それぞれ、CA2相をCA相に変化させ、MAとCA6の形成を促進し、セラミック材料の焼結活性を向上させます。過剰な Ca によって形成される緻密な相により、MA 粒子と CA6 粒子間の結合が強固になり、セラミック材料の機械的特性が向上します。