镁质浇注料存在抗渗透性差和热震稳定性差的缺点,而镁铝浇注料在结构中引入预合成镁铝尖晶石相或由于自身的烧结作用形成再生尖晶石相,形成方镁石和镁铝尖晶石共存的复相结构,提高材料的各项性能。
以电熔镁砂为骨料,以电熔镁砂、氧化铝微粉为主要基质,以二氧化硅微粉为结合剂形成凝胶结合镁铝浇注料,研究二氧化钛及含二氧化钛的铝钛渣对镁铝浇注料烧结性能的影响。
铝钛渣和铝铬渣是铁合金生产过程中形成的一种工业废弃材料,主要成分为氧化铝、二氧化钛和氧化铬,研究分析铝钛渣用于镁铝浇注料对于提高工业废弃物回收再利用具有重要意义。
1.镁铝质浇注料制备所需原料:
电熔镁砂颗粒及细粉,氧化铝微粉,铝钛渣,铝铬渣,二氧化硅微粉,二氧化钛和氧化铬为分析纯。
2.镁铝质浇注料的制备:
将各种原料置于搅拌桶中,加入5%~7%的水混炼均匀。制成试样,室温养护24h后脱模,检测试样经过110℃保温24h、1100℃保温2h和1500℃保温2h进行热处理。
热处理后检测试样的体积密度、显气孔率、常温抗折强度、常温耐压强度和经过1100℃、1500℃后的烧后线变化。
3.成分原料对镁铝浇注料的使用性能的作用意义:
(1)二氧化钛对镁铝浇注料的影响:
二氧化钛在高温作用促进镁铝尖晶石的形成,二氧化钛起到了矿化剂的作用,形成镁铝尖晶石数量增加,镁铝尖晶石的形成伴随着约8%体积膨胀,造成试样显气孔增加、体积密度降低的现象。
(2)铝钛渣对镁铝浇注料的影响:
钛酸铝分解形成的氧化铝具有良好活性容易与基质中的电熔镁砂发生反应形成镁铝尖晶石,因此随着铝钛渣加入量的增加,试样的线变化呈现增大趋势。
(3)氧化铬对镁铝浇注料的影响:
氧化铬在高温作用促进基质中电熔镁砂与氧化铝形成镁铝尖晶石;氧化铬的引入也有利于结构中形成镁铬尖晶石;
同时镁铝尖晶石与镁铬尖晶石的固溶特征使结构中尖晶石数量逐渐增加,镁铝尖晶石的形成伴随的体积膨胀使得结构中裂缝和气孔增多以及浇注料体积密度降低。
(4)铝铬渣对镁铝浇注料的影响:
经1100℃热处理试样的结构强度仍然来源于二氧化硅凝胶所形成的网络结构;经1100℃热处理后试样结构中的二氧化硅凝胶网络结构受到破坏,导致热处理后试样体积密度降低,显气孔增大;
经1500℃热处理后的镁铝浇注料试样显气孔率随铝铬渣加入量的增加而增大说明铝铬渣中氧化铬的引入促进了镁铝浇注料中镁铝铬尖晶石的形成。