1. Ефективност и основни влияещи фактори на алуминиево-магнезиеви отливки с висока чистота
Висока чистотаалуминиево-магнезиеви отливкиса разработени на базата на алуминиеви и магнезиеви отливки. Целта е да се подобри устойчивостта на корозия и високите температури на алуминиевите отливки, както и устойчивостта на пропускливост и устойчивостта на термичен удар на магнезиевите отливки. Неговата точка на дозиране попада върху алуминиевата страна на двоичната фазова диаграма MgO-Al2O3. Основният компонент на отливката, Al2O3, реагира с MgO при висока температура, за да образува шпинел, придружен от обемно разширение от около 7%. За да се потиснат щетите от разцепване, причинени от това напрежение на разширение по време на употреба, експерименталното изследване избра две различни суровини, стопен магнезиев оксид и магнезиево-алуминиев шпинел, за да проучи влиянието на устойчивостта на материала към шлака. Резултатите показват, че когато се добави определено количество магнезий, отливката се смазва в малко количество течна фаза, особено когато се използва под статично налягане на разтопена стомана, реакцията на синтероване е напреднала и хлабавото тяло, образувано от разширяването на шпинела става по-компактно. Магнезиевият оксид с подходящ размер на частиците може да накара леярката да показва леко разширение при висока температура, да поддържа целостта и също така е полезна за намаляване на корозията. Въпреки това, колкото по-груб е критичният размер на частиците на магнезия или добавеното количество надвишава 4C, корозията има тенденция да се увеличава поради прекомерно разширяване, организационна деградация и по-дълбоко проникване на шлака.
Предварително синтезиран шпинел се въвежда, за да замени стопения магнезий. Проучването вярва, че колкото повече е теоретичното съдържание на шпинел, толкова по-добра е устойчивостта на корозия на отливката, докато дълбочината на проникване на шлаката е най-малка, когато съдържанието на шпинел е 10% до 30%, а съдържанието на шпинел надвишава 50% и се увеличава с увеличаване на съдържанието на шпинел. Размерът на шпинеловите частици с равномерно разпределение на микропраха е най-ефективен при блокиране на структурния пилинг, причинен от проникване на шлака. Проучването установи, че шпинелният компонент играе решаваща роля в устойчивостта на шлака на самия шпинел клинкер и отливката, направена от шпинел, смесен с корунд. Идеалното съдържание на MgO в шпинел е 3% до 5%. Силициевият прах също е ефективен при инхибиране на напрежението на разширяване на шпинела. Проучванията показват, че при ниски температури силициевият прах и MgO на прах генерират MSH вещества, които могат да предотвратят хидратацията на периклаз, да подобрят течливостта на заливките и да увеличат плътността на заливките. При високи температури MSH дехидратира и реагира с CaO, за да генерира продукти с ниска топимост, за да се получи пластична деформация и да се абсорбира високотемпературното напрежение при разширение. Въпреки това, тъй като количеството силициев прах се увеличава, количеството течна фаза, генерирана при високи температури, се увеличава и устойчивостта на пълзене при висока температура намалява. При условията на налягане от разтопена стомана, материалът е склонен към прекомерно синтероване и напукване, с повече пукнатини, по-широки пукнатини и по-дълбоко лющене. Циментът и силициевият прах обикновено се използват като композитно свързващо вещество.
Накратко, алуминиево-шпинелните отливки и алуминиево-магнезиевите отливки имат добра организационна еднородност, устойчивост на пълзене при висока температура, устойчивост на термичен шок и устойчивост на ерозия и проникване на шлака. Основната разлика между двете е, че първият въвежда предварително синтезиран шпинел и якостта след изпичане при различни температури е ниска, якостта на огъване при висока температура е голяма, обемната стабилност е добра и скоростта на линейна промяна е малка; последният реагира, за да образува шпинел, когато се използва при висока температура, а якостта след изпичане при различни температури е голяма, устойчивостта на пълзене при висока температура е силна, плътността е плътна и скоростта на линейна промяна е голяма.
2. Повреда на алуминиево-магнезиеви отливки с висока чистота
Алуминиево-шпинелните отливки и алуминиево-магнезиевите отливки са по същество една и съща система при високи температури, а основните кристални фази са корунд и богат на алуминий шпинел. Факторите, влияещи върху устойчивостта на шлака на отливките, са много сложни, като тип стомана, състав на шлаката, условия на топене и т.н., но се контролират главно от минералния състав и микроструктурата на отливките. FeO и MnO в богатата на алуминий шпинел уловена шлака първо заемат катионните свободни места и заместват част от MgO, за да образуват композитен твърд разтвор на шпинел с типичен състав на Mg0.70Mn{ {7}}.08Fe0.21Al2.00O4. Анализът с електронна сонда показва, че твърдата разтворимост на Fe и Mn в финозърнест шпинел в същата област е приблизително еднаква, докато съдържанието на Fe и Mn елементи на ръба на по-големите шпинелни частици е много по-високо от това във вътрешността на частиците. Химическият анализ и рентгеновият дифракционен анализ на пробите след корозия на шлаката също показват, че константата на решетката на шпинела постепенно намалява от работната повърхност навътре, което е в съответствие с промяната на съдържанието на Fe2O3 във всеки слой. Тъй като твърдата разтворимост на Fe2O3 във всеки слой намалява, константата на решетката и интензитетът на дифракция на шпинела се доближават до шпинела на оригиналния слой. Корундът абсорбира CaO в шлаката, за да генерира минерали от калциев алуминат и да се втвърди. Наблюдение с оптичен микроскоп показва, че има подобни на пластини реакционни кръгове от калциев алуминат по ръбовете на корундовите частици в слоя за проникване на пробата и има голям брой игловидни CA6 минерали в матрицата. SiO2 насърчава кристализацията и растежа на CA6, което прави порите по-фини и образува по-плътен бариерен слой. Остатъчната шлака е богата на SiO2 и става вискозна и трудна за проникване. За разлика от алуминиево-шпинелните отливки, въпреки че алуминиево-магнезиевите отливки образуват повече течни фази при високи температури, новообразуваните шпинелни зърна от MgO и Al2O3 са фини, имат много дефекти и имат малка константа на решетката. SiO2 прави шпинела по-фрагментиран, насърчава твърдия разтвор на Al2O3 в шпинела и образува богат на алуминий шпинел с по-висока концентрация на дефекти в решетката. В допълнение, отливката също е по-плътна, така че устойчивостта на шлака, особено устойчивостта на проникване на шлака, е по-добра.
