Айрым өнөр жай калдыктары муллит керамикасын өндүрүүдө пайдалуу экени көрсөтүлгөн. Бул өнөр жай калдыктары кремний (SiO2) жана глинозем (Al2O3) сыяктуу айрым металл кычкылдарына бай. Бул калдыктарга муллит керамикасын даярдоо үчүн баштапкы материал булагы катары колдонууга мүмкүнчүлүк берет. Бул сереп макаласынын максаты - ар кандай өнөр жай калдыктарын баштапкы материал катары колдонгон ар кандай муллит керамикасын даярдоо ыкмаларын чогултуу жана карап чыгуу. Бул сереп ошондой эле даярдоодо колдонулган бышыруу температурасын жана химиялык кошулмаларды жана анын таасирлерин сүрөттөйт. Бул иште ар кандай өнөр жай калдыктарынан даярдалган муллит керамикасынын механикалык бекемдигин жана жылуулук кеңейүүсүн салыштыруу да каралган.
Муллит, адатта 3Al2O3∙2SiO2 деп аталат, өзүнүн өзгөчө физикалык касиеттеринен улам эң сонун керамикалык материал болуп саналат. Ал жогорку эрүү температурасына, жылуулук кеңейүүсүнүн төмөнкү коэффициентине, жогорку температурада жогорку бекемдикке ээ жана жылуулук соккусуна жана жылышууга туруктуулукка ээ [1]. Бул өзгөчө жылуулук жана механикалык касиеттер материалды отко чыдамдуу материалдар, меш эмеректери, каталитикалык конвертерлер үчүн субстраттар, меш түтүктөрү жана жылуулук калканчтары сыяктуу колдонмолордо колдонууга мүмкүндүк берет.
Муллит Шотландиянын Малл аралында сейрек кездешүүчү минерал катары гана кездешет [2]. Жаратылышта сейрек кездешүүчү болгондуктан, өнөр жайда колдонулган муллит керамикасынын баары жасалма жол менен жасалган. Өнөр жайлык/лабораториялык класстагы химиялык заттардан [3] же табигый жол менен пайда болгон алюмосиликат минералдарынан [4] баштап, ар кандай прекурсорлорду колдонуп, муллит керамикасын даярдоо боюнча көптөгөн изилдөөлөр жүргүзүлдү. Бирок, бул баштапкы материалдардын баасы кымбат, алар алдын ала синтезделет же казылып алынат. Изилдөөчүлөр көп жылдар бою муллит керамикасын синтездөөнүн экономикалык альтернативаларын издеп келишкен. Ошондуктан, адабиятта өнөр жай калдыктарынан алынган көптөгөн муллит прекурсорлору жөнүндө кабарланган. Бул өнөр жай калдыктарында муллит керамикасын өндүрүү үчүн зарыл болгон маанилүү химиялык кошулмалар болгон пайдалуу кремний жана глиноземдин курамы жогору. Бул өнөр жай калдыктарын пайдалануунун дагы бир пайдасы - калдыктар башка жакка бурулуп, инженердик материал катары кайра колдонулса, энергияны жана чыгымдарды үнөмдөө. Андан тышкары, бул экологиялык жүктү азайтууга жана анын экономикалык пайдасын жогорулатууга жардам берет.
Таза электрокерамика калдыктарын муллит керамикасын синтездөө үчүн колдонууга болобу же жокпу, изилдөө максатында, алюминий кычкылы порошоктору менен аралаштырылган таза электрокерамика калдыктары жана чийки зат катары таза электрокерамика калдыктары салыштырылган. Чийки заттын курамынын жана бышыруу температурасынын муллит керамикасынын микроструктурасына жана физикалык касиеттерине тийгизген таасири изилденген. Фазалык курамын жана микроструктурасын изилдөө үчүн рентгендик резонанстык томография жана SEM колдонулган.
Жыйынтыктар көрсөткөндөй, бышыруу температурасынын жогорулашы менен муллиттин курамы көбөйөт жана ошол эле учурда көлөмдүк тыгыздык жогорулайт. Чийки зат таза электрокерамикалык калдыктар болуп саналат, ошондуктан бышыруу активдүүлүгү жогорулайт жана бышыруу процесси тездетилиши мүмкүн, ошондой эле тыгыздык да жогорулайт. Муллит электрокерамикалык калдыктар менен гана даярдалганда, көлөмдүк тыгыздык жана кысуу күчү эң чоң, тешиктүүлүк эң аз жана комплекстүү физикалык касиеттери эң жакшы болот.
Арзан жана экологиялык жактан таза альтернативаларга болгон муктаждыктан улам, көптөгөн изилдөө аракеттери муллит керамикасын өндүрүү үчүн баштапкы материал катары ар кандай өнөр жай калдыктарын колдонушкан. Иштетүү ыкмалары, бышыруу температурасы жана химиялык кошулмалар каралып чыккан. Муллит прекурсорун аралаштыруу, пресстөө жана реакциялык бышыруу менен коштолгон салттуу жол менен иштетүү ыкмасы жөнөкөйлүгү жана үнөмдүүлүгүнөн улам эң көп колдонулган ыкма болгон. Бул ыкма тешиктүү муллит керамикасын алууга мүмкүндүк бергени менен, пайда болгон муллит керамикасынын көрүнгөн тешиктүүлүгү 50% дан төмөн бойдон калганы кабарланган. Башка жагынан алганда, тоңдуруу менен куюу 1500 °C өтө жогорку бышыруу температурасында да көрүнгөн тешиктүүлүгү 67% болгон өтө тешиктүү муллит керамикасын алууга мүмкүндүк берери көрсөтүлдү. Муллит өндүрүүдө колдонулган бышыруу температурасын жана ар кандай химиялык кошулмаларды карап чыгуу жүргүзүлдү. Прекурсордогу Al2O3 жана SiO2 ортосундагы реакция ылдамдыгы жогору болгондуктан, муллит өндүрүү үчүн 1500 °C жогору бышыруу температурасын колдонуу максатка ылайыктуу. Бирок, прекурсордогу кошулмалар менен байланышкан кремнийдин ашыкча курамы жогорку температурада бышыруу учурунда үлгүнүн деформациясына же эрүүсүнө алып келиши мүмкүн. Химиялык кошулмаларга келсек, CaF2, H3BO3, Na2SO4, TiO2, AlF3 жана MoO3 бышыруу температурасын төмөндөтүүгө натыйжалуу жардам катары кабарланган, ал эми V2O5, Y2O3 менен легирленген ZrO2 жана 3Y-PSZ муллит керамикасынын тыгыздашын жогорулатуу үчүн колдонулушу мүмкүн. AlF3, Na2SO4, NaH2PO4·2H2O, V2O5 жана MgO сыяктуу химиялык кошулмалар менен легирлөө муллит мурутунун анизотроптук өсүшүнө көмөктөшкөн, бул кийинчерээк муллит керамикасынын физикалык бекемдигин жана бышыктыгын жогорулаткан.
Жарыяланган убактысы: 2023-жылдын 29-августу