C: Cordierite (2MgỌ2Al 2O3.5SiO2) S: Sapphirine (4MgỌ4Al 2O3.2SiO2 )
3.3.1.5. Một số tính chất của gốm mullite tổng hợp từ cao lanh AL −ớ
Để đánh giá mức độ thiêu kết cũng nh− chất l−ợng của gốm mullite, chúng tôi tiến hành xác định các tính chất: độ co sau nung, khối l−ợng thể tích, độ hút n−ớc, độ chịu lửa, hệ số giãn nở nhiệt của mẫu MA nung ở các nhiệt độ khác nhaụ Kết quả thu đ−ợc ở bảng 3.14 cho thấy: các mẫu MA1000 và MA1100 hoàn toàn ch−a thiêu kết, mẫu có thể bị bẻ gãy dễ dàng. Khi tăng dần nhiệt độ nung từ 1200 đến 1500oC, độ co và khối l−ợng thể tích của mẫu tăng nhanh, độ hút n−ớc giảm, đặc biệt là trong khoảng nhiệt độ 1400 ữ 1500oC, chứng tỏ mẫu bắt đầu thiêu kết mãnh liệt trong giai đoạn nàỵ Tại 1500oC, khối l−ợng thể tích, độ hút n−ớc, hệ số giãn nở nhiệt, độ chịu lửa của mẫu MA1500 t−ơng đ−ơng với gốm mullite do công ty gốm kỹ thuật Ferro-Ceramic Grinding Inc. (Mỹ) sản xuất (xem bảng 1.1).
Bảng 3.14. Một số tính chất của gốm mullite nung ở các nhiệt độ khác nhau
Ký hiệu mẫu Tính chất
MA1200 MA1300 MA1400 MA1500
Độ co sau nung (%) 4,4 7,3 12,6 15,5
Độ hút n−ớc (%) 20,9 15,2 4,8 1,7
Khối l−ợng thể tích (g/cm3) 2,04 2,28 2,54 2,78
Độ chịu lửa (oC) - - - >1790
Hệ số giãn nở nhiệt (ì10-6/oC) - - - 5,57
Nh− vậy, gốm mullite tổng hợp từ cao lanh A L−ới bằng ph−ơng pháp phân tán rắn-lỏng có nhiệt độ tạo pha mullite và nhiệt độ thiêu kết thấp hơn nhiều so với ph−ơng pháp gốm truyền thống đi từ các oxit Al2O3 và SiO2. Các tính chất cơ lý quan trọng của nó đều đạt yêu cầu kỹ thuật, có thể sử dụng làm vật liệu chịu lửa ở nhiệt độ caọ
3.3.2. Tổng hợp composite MC từ mullite và cordierite thiêu kết
Hiện nay, trong công nghiệp sản xuất gốm sứ, kỹ thuật nung nhanh đang đ−ợc sử dụng ngày càng rộng rãị Bằng việc tăng tốc độ gia nhiệt nhanh đến vùng thiêu kết của sản phẩm và duy trì ở nhiệt độ thiêu kết trong một khoảng thời gian thích hợp, sau đó làm lạnh nhanh để giảm thời gian l−u của sản phẩm trong lò nung, sản phẩm thu đ−ợc vẫn đảm bảo đ−ợc chất l−ợng, nh−ng do rút ngắn đáng kể thời gian nung, nên chi phí sản xuất sẽ giảm và tăng hiệu quả quá trình sản xuất. Tuy nhiên, khi nhiệt độ trong lò nung thay đổi nhanh và quá trình tăng giảm nhiệt độ xảy ra liên tục thì các loại vật liệu chịu lửa trong lò nung, đặc biệt là các bao nung, tấm kê, giá đỡ sản phẩm... sẽ bị nứt vỡ, giảm tuổi thọ nhanh chóng. Vì thế, trong kỹ thuật nung nhanh đòi hỏi vật liệu chịu lửa trong lò nung phải có độ chịu lửa cao, hệ số giãn nở nhiệt bé, chịu đ−ợc sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ, độ bền cơ cao [85].
Gốm cordierite có hệ số giãn nở nhiệt bé, nên chúng có độ bền nhiệt rất cao, chịu đ−ợc sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ. Tuy nhiên, gốm cordierite có nh−ợc điểm là rất khó thiêu kết nếu không có mặt chất trợ thiêu kết, do khoảng nhiệt độ thiêu kết của nó rất hẹp, trong phạm vi 25oC xung quanh điểm nóng chảy không t−ơng hợp của cordierite (1460oC). Mặt khác, cordierite có độ bền cơ học và độ chịu lửa thấp (dao động trong khoảng 1250 ữ 1300oC). Ng−ợc lại, gốm mullite có độ chịu lửa rất cao (> 1700oC), có độ bền cơ học cao, nh−ng có hệ số giãn nở nhiệt khá lớn (α = 5,3 ữ 6,0.10-6/oC), nên mullite kém bền với sốc nhiệt hơn so với cordieritẹ Nếu tạo ra vật liệu tổ hợp từ mullite và cordierite thiêu kết, sẽ tạo ra loại vật liệu có các tính chất −u việt của cả mullite và cordieritẹ Composite MC là loại vật liệu tổ hợp có các tính chất −u việt đó: vừa có độ chịu lửa cao, vừa có hệ số giãn nở nhiệt bé..., nên đ−ợc sử dụng rộng rãi để sản xuất gạch chịu lửa bền nhiệt, làm giá đỡ, tấm lót trong lò nung gốm sứ, ống chịu nhiệt, màng lọc nhiệt độ cao,...
Trong nghiên cứu này, gốm cordierite và mullite thiêu kết tổng hợp từ cao lanh A L−ới đ−ợc dùng để tổng hợp composite MC.