المسبوكات المقاومة للحرارةغالبًا ما تواجه انخفاضًا كبيرًا في القوة عند درجات الحرارة المتوسطة (عادةً 800 درجة -1000 درجة أو أعلى). ويرجع ذلك أساسًا إلى الجفاف وإعادة التبلور والانكماش الفيزيائي للهيدرات في المادة الرابطة، مما يؤدي إلى بنية مسامية. لتحسين قوة درجة الحرارة المتوسطة للمواد المقاومة للحرارة، يمكن للمرء التركيز على عدة أبعاد أساسية: تناسب المواد الخام، وتحسين نظام الربط، والاستخدام الإضافي، وتقنيات البناء. فيما يلي استراتيجيات التحسين المحددة:
I. تحسين المواد الخام وتعويض التفاعلات الكيميائية
هذه هي الطريقة الأكثر مباشرة وفعالية. جوهر الأمر هو الاستفادة من توسع الحجم الناتج عن التفاعل الكيميائي لتعويض الانكماش أثناء التلبيد.
1. إضافة مسحوق Al₂O₃ الناعم: تعد إضافة كمية مناسبة من المسحوق الناعم Al₂O₃ (ألفا ألومينا) لألومينات المسبوكات المقاومة للحرارة أمرًا بالغ الأهمية. عند درجات الحرارة المتوسطة، فإنه يخضع لتفاعل كيميائي ذو تأثير تمدد، لتعويض انخفاض القوة الناجم عن انكماش الحجم. خاصة عندما يكون الرابط عبارة عن أسمنت ألومينا عالي CA-70 CA-، فإن إضافة هذا المسحوق الناعم يمكن أن يزيد من قوة درجة الحرارة المتوسطة بدلاً من تقليلها.
2. إدخال مواد الحشو النشطة: يتم دمج أسمنت الألومينات النقي مع أبخرة السيليكا. عند درجة حرارة 800-1200 درجة، يتفاعل دخان السيليكا مع أكسيد الكالسيوم لتكوين مرحلة تقوية الأنورثيت، والتي يمكن أن تزيد بشكل فعال قوة درجة الحرارة المتوسطة بحوالي 20%.
ثانيا. إضافة عوامل التلبيد وعوامل التمدد
ومن خلال إدخال مواد خام معدنية محددة، يمكن تغيير سلوك التلبيد أو ثبات حجم المادة عند درجات الحرارة المتوسطة.
1. إضافة الطين الناعم (عامل التلبيد): إضافة 3%-6% من الطين الناعم يمكن أن يعزز تلبيد المادة القابلة للصب عند درجات حرارة منخفضة، مما يؤدي إلى تغيير البنية المجهرية وبالتالي زيادة قوة درجة الحرارة المتوسطة-، حتى تتجاوز قوة التجفيف بالفرن.
2. استخدام الأندلوسيت (تعزيز درجة الحرارة العالية-): على الرغم من أن الأندلوسيت يعمل في المقام الأول عند درجات حرارة عالية (أعلى من 1300 درجة)، إذا تم تصميم التركيبة بشكل صحيح (أضيف في شكل مسحوق ناعم)، فإن الموليت وفائض SiO₂ المتولد أثناء تحلله في درجات حرارة عالية يمكن أن يشكل موليت ثانوي، وهو أمر مفيد جدًا في الحفاظ على القوة بعد عبور نطاق درجة الحرارة المتوسطة.
3. استخدام كربيد البورون: يلين كربيد البورون عند درجات حرارة عالية ويلتصق بسطح الجسيمات، مما يساهم في التكثيف. يوفر فيلم أكسيد B₂O₃ المتكون على سطحه مقاومة للأكسدة، بينما تعمل البلورات العمودية المتولدة على تقليل المسامية وتحسين قوة درجة الحرارة المتوسطة.
ثالثا. تحسين نظام الترابط:
الموثق هو "الهيكل العظمي" للمصبوبات المقاومة للحرارة. إن اختيار مادة رابطة مناسبة يمكن أن يغير بشكل أساسي الضعف في قوة درجة الحرارة المتوسطة.
1. استخدام الأسمنت-عالي الأداء: يجب استخدام أسمنت ألومينات الكالسيوم النقي (CA-70 أو درجة أعلى) كلما أمكن ذلك. بالمقارنة مع الأسمنت CA-50 العادي، فإنه يتمتع بمعدل احتفاظ أفضل بالقوة في مرحلة درجة الحرارة المتوسطة.
2. الروابط المركبة: يتم دمج الأسمنت مع مواد رابطة كيميائية (مثل الفوسفات)، أو يتم استخدام مواد رابطة متماسكة (مثل سول السيليكا وسول الألومينا). تشكل طرق الربط هذه بنية شبكة مستقرة في درجات الحرارة المتوسطة، على عكس روابط الترطيب النقية التي تكون عرضة للانهيار بسبب الجفاف.
رابعا. البنية المجهرية وتحسين حجم الجسيمات:
تُستخدم الطرق الفيزيائية لجعل الهيكل الداخلي للمادة أكثر إحكاما وتقليل العيوب.
1. التوزيع المعقول لحجم الجسيمات: تحسين توزيع جزيئات الركام (مثل اكسيد الالمونيوم والموليت)، مع اتباع مبدأ التعبئة الأقرب لتقليل المسامية الداخلية.
2. مقدمة لتقنية المسحوق الدقيق: أضف كميات مناسبة من مسحوق الألومينا المنشط أو مسحوق السيليكا الدقيق، باستخدام تأثير التعبئة للمسحوق الدقيق لتقليل المسامية الظاهرة، وزيادة كثافة المادة، وبالتالي تحسين القوة.
V. التحكم في البناء والمعالجة:
حتى مع أفضل تركيبات المواد المقاومة للحرارة، فإن البناء غير المناسب سوف يقلل بشكل كبير من القوة.
1. التحكم الصارم في إضافة الماء: إن إضافة الماء بشكل مفرط سيؤدي إلى زيادة المسامية بشكل كبير وتقليل الكثافة. يجب اتباع كمية الماء المضافة بدقة وفقًا للكمية الموصى بها من قبل الشركة المصنعة أثناء الخلط.
2. توحيد عملية الخبز: عند التسخين في مرحلة درجة الحرارة المتوسطة (خاصة 900 درجة -1200 درجة)، يجب ضمان وقت الاحتفاظ الكافي للسماح للهيدرات بالجفاف الكامل وإعادة التبلور، وتجنب التشقق أو الهيكل السائب بسبب التسخين الزائد.
