16149

16149

بررسي تأثير زيركن بر تبلورمجدد، ريزساختار و خواص منيزيا

كارشناسي ارشد

سراميك

فروردين ماه 1395

فروردين ماه 1395

دكتر حسين سرپولكي

مواد و متالورژي

چكيده در اين پژوهش اثر افزودني سيليكات زيركنيم بر يك تركيب سراميكي بر پايه منيزيا به منظور زينتر واكنشي و تشكيل فورستريت مطالعه شده است. مواد بر پايه منيزيا و دولوما به لحاظ خواص ويژهاي نظير نقطه ذوب بالا به عنوان ديرگداز در صنايع مختلف به ويژه صنعت سيمان و صنايع فولاد كاربرد دارند. ولي به دليل عملكرد ضعيف در برخي از جنبه هاي ترمومكانيكي و شيميايي و بويژه هيدراته شدن مواد ديرگداز، همواره نيازمند افزودني‌هاي مختلف هستند. به عنوان مثال بمنظور افزايش مقاومت در برابر شوك‌هاي حرارتي و پايداري شيميايي در برابر سرباره‌هاي قليايي از افزودني‌هايي نظير زيركونيا (ZrO2) استفاده‌شده است. فورستريت (Mg2SiO4) يكي از فازهايي است كه جهت فائق آمدن بر مشكلات موجود درزمينه ديرگدازهاي منيزيتي همانند نقطه ذوب و ديرگدازي تحت بار پايين، مورد توجه قرارگرفته است. به منظور تشكيل اين فاز از افزودني‌هاي نظير سيليس (SiO2) و نانو سيليس استفاده‌شده كه منجر به تشكيل مستقيم فاز فورستريت مي‌شوند. فورستريت در دماي بالا از واكنش منيزيا با سيليس توليد مي‌شود كه باعث اتصال بهتر و قويتر دانه‌هاي منيزيا از طريق مكانيسم زينتر واكنشي در سطح دانه‌هاي منيزيا مي‌شود. ايجاد اتصال فورستريتي بين دانه‌هاي منيزيا در ديرگدازهاي مختلف نظير انواع جرم‌هاي ريختني باعث بهبود گسترده خواص ترمو مكانيكي و ديرگدازي مواد بر پايه منيزيا مي‌شود كه مي‌توان به بهبود مقاومت در برابر خوردگي و افزايش مقاومت در برابر شوك‌هاي حرارتي اشاره نمود. هدف از مطالعه حاضر بررسي اثرات استفاده از زيركن (ZrSiO4¬) به عنوان افزودني براي تشكيل فورستريت تبلور مجدد (غير مستقيم) در ديرگدازهاي منيزيايي است. واكنش منيزيا با زيركن در دماي بالا منجر به تشكيل و تبلور مجدد فاز اتصال‌دهنده فورستريتي خواهد شد. در نتيجه اين واكنش زيركونيا آزاد شده و در ريزساختار منيزيتي قرارگرفته و منجر به بهبودي خواص ديرگداز خواهد شد. مقدار زيركونياي مصرفي، شرايط بهينه تشكيل فاز فورستريت و ريزساختار منيزيا در اين تحقيق بررسي خواهد شد. واژه‌هاي كليدي: منيزيا، زينتر واكنشي ، زيركن

1395/09/29

Abstract: In the present research the effects of zirconim Silicate (ZrSiO4) addition in magnesia-based ceramics in order to initiate reaction sintering will be studied. Magnesia an​d dolomite based ceramics have numerous applications in steel an​d cement industries due to their higher melting temperature, however their shortcomings in thermo mechanical an​d thermo chemical properties have decreased their usage dramatically. Therefore, using appropriate additions is a necessary, For example improving thermal shock behavior, chemical stability an​d alkali resistance were achieved by zirconia (ZrO2) addition. This addition causes ZrO2 grains distributed uniformly throughout magnesia microstructure, resulting in better fracture toughness an​d hot strength by crack arresting mechanism. On the other hand, reaction sintering improves magnesia bricks densification which protects Magnesia grains from hydration, better corrosion behavior an​d improved hot mechanical strength. to overcome magnesia disadvantages, Forsterite (Mg2SiO4) is one of the secondary phases which have been recently attracted attention,which is directly developed by using SiO2 in the form of micro o​r nano-sized silica additions. It can be synthesized through reaction between magnesia an​d silica. Forsterite can increase bonding strength of magnesia grains through the reaction sintering,Thus causes great improvements on thermo mechanical properties an​d thermal shock behavior of Magnesia-based refractories. Higher resistance against alkali slags as well as improvements in refractory properties have been noted in recent studies. The major purpose of this study is to carefully investigate the important factors an​d effects in cooperated with the addition of zircon (ZrSiO4) an​d recrystallization of forsterite in a magnesia refractory. Chemical reaction between magnesia an​d zircon in high temperatures will result in forsterite formation,which improves chemical bonding between magnesia grains. Amount of Zirconia,optimum parameters for forsterite phase formation, microstructural evolution an​d refractoriness will be given in details. The texture of forsterite bonded magnesia refractory also be monitored an​d optimum content of Zirconia will be reported. Keywords: Magnesia; Forsterite; Reaction Sintering; Zircon