Каковы свойства муллита? Как он используется в огнеупорных материалах из алюминия, кремния и карбида кремния?
Муллит — минерал, образующийся из алюмосиликатов при высоких температурах. Он образуется при искусственном нагревании алюмосиликатов и часто используется для производства жаропрочных огнеупорных материалов. Его химическая формула — 3Al2O3·2SiO2. Теоретически содержание Al2O3 в чистом муллите составляет около 71,8%. При нормальном давлении это единственное соединение, которое может стабильно существовать в бинарной фазовой диаграмме Al2O3-SiO2. Кристаллическая структура муллита представляет собой ромбическую кристаллическую систему. Средняя структура состоит из октаэдрических общих ребер, соединенных в цепочку, параллельную оси C. Он расположен в четырех вершинах и центре плоскости проекции элементарной ячейки. В Z= каждой элементарной ячейки Октаэдрическая цепочка в положении 1/2 соединена с тетраэдрами [SiO4] и [AlO4], а тетраэдры образуют двойную цепочку, параллельную оси c.
Муллит представляет собой цепочку игольчатых или столбчатых кристаллов, простирающихся вдоль оси c. Эти игольчатые или столбчатые кристаллы пересекаются друг с другом, образуя переплетенную и прочную сетчатую структуру. Эта особенность придает изделиям из муллита относительно превосходные характеристики. Он обладает следующими свойствами: его твердость высокая, около 6,7 (твердость по шкале Мооса), температура плавления может достигать 1870 градусов, теплопроводность составляет 13,8 кДж/м·ч·К, а линейное расширение невелико, например, при 20~1000 градусов. Скорость линейного расширения муллитов составляет 5,3×10-6/K, а модуль упругости низкий, между 160-200Гпа, что примерно вдвое меньше, чем у Al2O3 и SiC.
Муллит обладает превосходными физическими и химическими свойствами, такими как высокая огнеупорность, хорошая термостойкость и сопротивление ползучести, высокая температура размягчения при нагрузке, хорошая объемная стабильность и коррозионная стойкость. Другой его характеристикой является то, что его высокотемпературная прочность и свойства разрушения будут увеличиваться с увеличением температуры и не уменьшаться. Например, его прочность при высокой температуре 1300 градусов в 1,7 раза выше, чем при комнатной температуре. Когда температура поднимается выше 1800 градусов, внутри муллита начинают образовываться следы жидкой фазы. Когда температура достигает 1850 градусов, муллит полностью плавится. Поэтому муллит широко используется в таких отраслях, как цементная, стекольная, керамическая, металлургическая, химическая, электроэнергетическая, оборонная и газовая промышленность, становясь современным огнеупорным материалом, соответствующим условиям использования.
В алюминиево-кремниевых огнеупорных материалах столбчатые и игольчатые кристаллы муллита перемежаются друг с другом, образуя шахматную сетчатую структуру. Эта сетчатая структура может образовывать плотную комбинацию с окружающими частицами, что делает огнеупорный материал относительно высокопрочным. Присутствие муллита может улучшить устойчивость к термическому удару и температуру размягчения материала, что позволяет использовать огнеупорный материал из карбида алюминия и кремния в местах с более высокими температурами и частыми изменениями.
