セラミック産業におけるムライトとその複合耐火物の応用

 窯家具（サガー、シェッドプレート、プッシュプレートなど）は、工業用窯内で焙煎ブランクの焙煎プロセスにおいて、間隔、支持、支持、緩衝、保護などの役割を果たす装置です。

 窯の焼成に使用される従来のセラミック製品（建築用セラミックス、衛生用セラミックス、セラミックス、アドバンストセラミックス）は、室温から焼成温度に耐えるための負荷条件から数回のサイクルまで、良好な機械的特性と熱的特性を備えている必要があります。耐衝撃性。新しいエネルギー分野のリチウム電池の正極材料は、窯の焼成に使用され、優れた機械的特性と熱衝撃耐性に加えて、優れた耐腐食性も備えている必要があります。

 高品質な製品を焼成するためには、高性能窯の開発が非常に重要です。高純度の溶融ムライトは、耐熱衝撃性に優れているため、高品質の窯家具の製造に最適な原料です。

 ムライトコランダム耐火物は、今日のキルンファニチャーの主流の材料の一つであり、優れた高温強度、耐熱衝撃性、化学的安定性を備えており、特に軸受焼成の軟磁性磁石（フェライト）材料や電気絶縁性セラミックスに適しています。

 陳桂華 他骨材としてM75電融ムライトと電融コランダム、結合マトリックスとしてアルミナガム、-Al2O3微粉末、SiO2微粉末を使用し、耐熱衝撃性に優れたムライト・コランダム高温押板を作製し、曲げ強度保持率は78でした。 % 2 回の熱衝撃 (1100 度⇌ 水冷) 後、破壊は発生しませんでした。 23回の熱衝撃。

 ホウ・シャオジンら。板状コランダム粒子、微粉末、電融ムライト粒子を主原料として耐熱衝撃性に優れたコランダム・ムライト窯治具を作製し、3回の熱衝撃（1100度⇌空冷）後の室温曲げ強度保持率が向上しましたこの材料は高い高温曲げ強度 (1400 度で 22.8 MPa) を備えています。

 ショウコディら。スラブコランダムと電融ムライトを主原料として製造したコランダム・ムライト耐火物にジルコンを導入すると、コランダム・ムライト窯治具の耐熱衝撃性がさらに向上することを発見し、耐熱衝撃性向上のメカニズムを明らかにした。ジルコンは焼結の過程で ZrO₂ と SiO₂ に分解されます。 SiO2 は ZrO2 凝集体から外側に移動し、閉じた細孔を生成しました。一方、熱的不整合による ZrO2 凝集体と周囲のムライトマトリックスとの間のリング状の微小亀裂は、熱衝撃サイクル中に発生する応力を分散させることができます。

 ムライト原料に関しては、Zhang Yongchen et al.同量の微結晶ムライトと通常の電融ムライトから調製したムライト-コランダムプッシャープレートの性能を比較したところ、2種類のプッシャープレートの圧縮強度は同等であるが、耐熱衝撃性の点では、熱衝撃耐性の点で、微結晶ムライトから製造されたプッシャープレートの衝撃は、通常の電融ムライトから製造されたプッシャープレートの衝撃よりも 20% 高かった。電融ムライトの内部微細構造は熱応力を吸収し、熱衝撃に対する耐性を向上させるという事実があります。これは、微結晶ムライトの内部微細構造が熱応力の吸収に役立ち、熱衝撃耐性が向上するという事実によるものです。

 コーディエライトは熱膨張係数が低く (室温から 1000 度、2.5×10-⁶ 度 -¹)、優れた耐熱衝撃性を備えています。コーディエライトの熱膨張係数はムライトの熱膨張係数よりも小さい。それらの熱膨張係数の不一致により、2 つの相の界面に微細な亀裂が形成されやすくなり、ムライト - コーディエライト材料の耐熱衝撃性の向上に役立ちます。磁器作品を支える特殊な窯治具としての小屋板で、材質は主にコーディエライト・ムライト複合材料です。ファン・ビンシャンら。 M60ムライトとコーディエライトを主原料として、デキストリンを結合剤として使用し、高強度コーディエライト・ムライト小屋板を製造しました。材料の骨格が次のように構成されているため、1200度の高温での曲げ強度は17.7MPaにも達します。ムライトおよびコーディエライト骨材、この 2 つはムライト、コーディエライト、および低アルミナおよび高シリカ酸素ガラス相によって構成されます。 「接続ブリッジ」 この 2 つは、ムライト、コーディエライト、および低 Al、高シリカ酸素ガラス相で構成される「接続ブリッジ」によってしっかりと接続されており、高温機械的特性の向上に役立ちます。ムライト - コーディエライト耐火物は優れた特性を持っていますが、磁器部品の性能と汚染の少なさ、コーディエライトは融点が低いため、製品の最高使用温度は通常、<1350℃.

 新エネルギー自動車、電子モバイル機器、エネルギー貯蔵の発展に伴い、リチウム電池の需要が増加しており、その正極材料の焼成に使用される窯もますます注目を集めています。現在、一般的に使用されているリチウム電池の正極材料は、LiCO₃、LiOH、LiCoO₂ およびその他のアルカリ材料であり、通常のセラミック焼成キルンと比較して、ある程度の侵食を伴う焼成用のサガーと、高温および低温サイクルの準備プロセスが組み合わされており、リチウム電池の正極材料は、化学的安定性と耐熱衝撃性が窯で焼成されるため、より高い要件が課せられます。ムライトは、Li および Co イオンによる耐腐食性が強く、リチウム電池の正極材料焼成炉の家具の原料として適しています。Zhai et al.ムライトサガー上のバッテリー正極材料の浸食メカニズムを研究することにより、Li₂O がムライトと反応して LiAlSiO4 と LiAlSi2O6 の反応生成物を生成し、これらがサガー材料に関連して微小亀裂を生じ、熱膨張と熱衝撃耐性を低下させることを発見しました。サガーの材質は通常のセラミックよりも高いです。この不整合により微小亀裂が発生し、サヤ表面が剥離して損傷する。これは、単相ムライトサヤの耐侵食性が満足のいくものではないことを示しています。リチウム電池正極材料焼成用の単相ムライトサガーの性能を改善するために、Shan Zhilin et al.は、 M70ムライトとコーディエライトを骨材として使用し、ムライト-コーディエライトサガー材料を調製したところ、この材料が侵食プロセス中のカソード材料の侵食に抵抗できる反応性保護層の層を形成し、侵食に対して良好な耐性があることがわかりました。 Li イオンと CO イオンの濃度。

 Jing Xieら。は、アルカリコバルト炭酸塩と炭酸リチウムから合成されたムライト・コーディエライト匣上のLiCoO2の侵食メカニズムを調査し、Li2CO3の分解によって生成されたLiO2がムライトおよびコーディエライトと反応してLiAlO2、-LiAlSiO4、およびLi4SiO4を形成する可能性があることを指摘しました。侵食反応に起因する体積変化と、元の物理相と反応生成物の熱膨張の不一致により、材料内部に横方向の微小亀裂が発生し、表面に剥離が発生しました。しかし、侵食反応が進むとムライトやコーディエライトの粒子が基材と融合し、侵食前よりも浸透層が緻密になり、LiO2のさらなる拡散が妨げられ、サガーは強い耐侵食性を持ちます。チェン・ヤンら。電融ムライトとコーディエライトを主原料として使用し、Li₂(Ni0.8Co0.1Mn0.1)Oχ 8 での浸食に対する優れた耐性を備えたコーディエライト - ムライト サヤを製造しました。 00度、5回のヒートショック(1100度、水冷)後の残留曲げ強さは3.0~4.5MPa。

 陳寧ら。ムライトとコーディエライトを主原料として使用し、特にリチウムイオン電池の正極材料の焼成に適した一種のムライト・コーディエライト窯家具を製造し、室温での曲げ強度と圧縮強度はそれぞれ9.5 MPaと58.8 MPaに達し、高温での曲げ強度は1100度での強度は11.4MPaです。趙孟熙ら。は、低コストの M60 ムライトとコーディエライトを原料として、ワックス混合物を結合剤として使用し、ホットプレス射出成形法によってリチウム電池の焼成に適したムライト - コーディエライト サヤを製造しました。趙孟熙ら。は、原料として低コストのM60ムライトとコーディエライトを使用し、結合剤としてワックス混合物を使用して、ホットプレス射出成形法によってリチウム電池焼成用のムライト-コーディエライトサヤを製造しました。

 ムライト - コーディエライト材料系では、マグネシウム - アルミニウム スピネルまたはチタン酸アルミニウムの導入により、材料の性能をさらに向上させることができます。Zhai et al.マグネシウムアルミニウムスピネルは電池材料との反応性が最も低く、リチウム浸食に対する耐性が優れていると指摘しました。したがって、ムライ​​ト - コーディエライト - マグネシア - アルミニウム スピネル材料系はより優れた耐浸食性を備えています。

Liu Pengchengら。 M70ムライト、コーディエライトおよび電融マグネシウムアルミニウムスピネルを主原料として使用し、良好な機械的特性を備えたムライト-コーディエライト-マグネシウム-アルミニウムスピネルサガーを製造しました。 Haisen Xu は、骨材として M70 ムライトを使用してコーディエライトをその場で合成し、スピネルをその場で合成することにより、コバルト酸リチウムの侵食と熱衝撃に対する優れた耐性を備えたムライト-コーディエライト-スピネルのサガー材料を調製しました。 Yingna Zhaoら。らは、ムライト・コーディエライト耐火材料にチタン酸アルミニウムを導入すると材料の耐熱衝撃性が向上し、5回の熱衝撃（1100度、水冷）後の室温曲げ強度が9.4MPaに達することを発見した。

 チタン酸アルミニウムは、コーディエライトと比較して、熱膨張係数が低く（室温から 1000 度まで 1.5 × 10-⁶ 度 -¹）、融点が高いため、チタン酸アルミニウムはコージェライトの中で最高の耐高温性を備えています。現在の低膨張材料。ムライトとチタン酸アルミナを一緒に使用すると、良好な耐熱衝撃性と高い使用温度を備えたムライト-チタン酸アルミナ窯が得られます。 Kimらは、ムライトがチタン酸アルミナマトリックスにドープされるとチタン酸アルミナの格子安定性を改善し、それがチタン酸アルミナの分解を防ぐことを示した。チタン酸アルミナ材料中にムライトが存在する場合、チタン酸アルミナの安定性は最大 80% に達する可能性があることを発見しました。

 高温窯の家具材料としてのチタン酸アルミナの強度が低いという問題を解決するために、Ｙｉｎ Ｈｏｎｇｆｅｎｇらは、 M60ムライト、工業用アルミナ、酸化チタン、蘇州土を主原料として、優れた耐熱衝撃性と高い高温曲げ強度（1400度、11.4MPa）を備えたムライト-チタン酸アルミナ窯家具を現場で合成しました。硬磁性材料の焼成炉の家具に適しています。

 レインら。 M60ムライト、二酸化チタン、工業用アルミナ、蘇州土を原料として使用し、使用温度1400度未満、製品耐荷重8kg以下のムライト-チタン酸アルミニウム窯家具をその場で合成した。ムライトとチタン酸アルミナの熱膨張係数の不一致により、材料内部に形成された微小亀裂は、熱衝撃環境下での応力集中を遅らせ、熱衝撃破壊につながる材料内の弾性ひずみエネルギーを低減します。材料の耐熱衝撃性を向上させます。チタン酸ムライトアルミニウム窯治具は、軟磁性材料の焼成用ベアリングプレートとして高価なムライトコランダム窯治具の一部を置き換えることができ、同時に低温セクション（1250度以下）でも使用できます。 C) ムライト - コーディエライト窯の家具の代替として、日用陶器、建築用陶器、衛生陶器、美術用陶器の使用にも使用できます。発砲中。

 炭化ケイ素は高い強度、熱伝導性、耐摩耗性、耐化学腐食性などの特性を備えているため、炭化ケイ素窯家具は優れた耐熱衝撃性、高い耐摩耗性、室温および高温強度を備えています。ただし、炭化ケイ素の酸化は 1300 度を超えるとより顕著になるため、炭化ケイ素プッシュ プレートの適用温度は制限されます。

炭化ケイ素ベースの窯設備の耐酸化性を改善するために、Shi Jinxiong らは、炭化ケイ素、M70焼結ムライト、SiO₂微粉末を原料として使用し、炭化ケイ素ムライトベースのキルン家具を準備しました。ムライトの添加量を5%(w)から25%(w)に増加させると、大気中で1300度で焼成した後のキルン家具の耐酸化性と耐熱衝撃性が向上した。