بررسی نقش بایندر نانویی و TiO۲ در بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی جرم نسوز ریختنی آلومینا بالا

جرم های نسوز ریختنی آلومینا بالا به دلیل پایداری حرارتی مناسب، استحکام مکانیکی قابل قبول و مقاومت در برابر شرایط کاری سخت، در بسیاری از تجهیزات دما بالای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال، حضور اکسید کلسیم (CaO) ناشی از سیمان های کلسیم آلومینات در این مواد می تواند در دماهای بالا منجر به تشکیل فازهای یوتکتیکی با نقطه ذوب پایین نظیر آنورتیت و ژلنیت شود که پایداری حرارتی و ابعادی را کاهش می دهد. در این پژوهش، به منظور بهبود خواص ترمومکانیکی جرم های نسوز آلومینا بالا، از سیستم بایندر نانویی به جای سیستم های سنتی سیمانی استفاده شد و اکسید تیتانیوم (TiO۲) نیز به عنوان عامل معدن ساز به ترکیب افزوده گردید. فرمولاسیون پایه بر اساس آلومینای تبولار، آلومینای کلسینه و آندالوزیت طراحی شد. نمونه ها پس از شکل دهی و خشک کردن، تحت سیکل پخت کنترل شده در دمای ۱۳۰۰ درجه سانتی گراد قرار گرفتند و خواصی نظیر چگالی ظاهری، تخلخل ظاهری، استحکام فشاری سرد و تغییر طول دائم مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که حضور ۲.۲ درصد وزنی TiO۲ در کنار بایندر نانویی با بهبود فرآیند زینترینگ و تسهیل واکنش های حالت جامد، به توسعه ریزساختار متراکم تر منجر شده و دستیابی به چگالی ظاهری ۲.۵۳ گرم بر سانتی متر مکعب، تخلخل ظاهری ۱۴.۹ درصد و استحکام فشاری سرد حدود ۹۸ مگاپاسکال را ممکن ساخته است. نتایج این پژوهش نشان می دهد که کنترل نوع بایندر و استفاده از افزودنی های فعال می تواند رویکردی موثر در طراحی جرم های نسوز آلومینا بالا با خواص فیزیکی و مکانیکی بهبود یافته باشد.

کلیدواژه ها:

بایندر نانویی ، نسوز آلومینا بالا ، مولایتیزاسیون ، عامل معدن ساز ، خواص ترمومکانیکی