Alüminyum alaşımları için refrakter malzemelerin hasar mekanizması

13 Mayıs Alüminyum alaşımları için refrakter malzemelerin hasar mekanizması

Posted at 07:23h in Haberler by AdTech 0 Comments

0 Likes

Alüminyumun erime noktası 660 °C’dir ve sıvı alüminyumun sıcaklığı 700–800 °C arasındadır. 750 °C'de saf alüminyum eriyiğinin viskozitesi 0,104 Pa·s'dir; bu değer, 20 °C'deki suyun viskozitesi olan 0,1 Pa·s'ye çok yakındır ve son derece güçlü geçirgenliğe sahiptir. Yüksek sıcaklıklarda, refrakter astar ile kolayca reaksiyona girer. Buna hacim değişiklikleri eşlik eder; bu da refrakter malzemenin yapısının değişmesine, malzemenin kimyasal ve fiziksel özelliklerinin değişmesine ve refrakter malzemeye zarar vermesine neden olur. Erimiş alüminyum ve refrakter malzemelerin ıslanması, kimyasal reaksiyon için bir ön koşuldur. Bu nedenle, alüminyum alaşımları için refrakter malzemelere yönelik benzersiz performans gereksinimleri arasında, erozyona karşı direnç, sıvı alüminyum geçirgenliği ve sıvı alüminyumla ıslanmama özellikleri yer almaktadır.

Alüminyum alaşımı eritme ve arıtma işlemlerinin aralıklı çalışma şekli, refrakter malzemelerin aşağıdaki şekillerde hasar görmesine neden olur:

1. Yüzey kimyasal reaksiyonu: Yüzey kimyasal reaksiyonuna genellikle hacim değişiklikleri eşlik eder; bu da refrakter malzemelerde yapısal hasara, soyulmaya ve aşınmaya yol açarak astar tabakasının giderek incelmesine neden olabilir

4Al+3SiO₂ = 2Al₂O₃ + 3Si ΔV = -351 TP₃T (1.1)
2Al + Fe₂O₃ = Al₂O₃ + 2Fe (1.2)
SiO₂ + 2Mg = 2MgO + Si ΔV = -57% (1.3)
2SiO₂ + Mg + 2Al = MgAl₂O₄ + 2Si; ΔV = -251 TP₃T (1.4)
3(3Al₂O₃·2SiO₂)+4Al=12Al₂O₃ +6Si ΔV=-18% (1.5)
3TiO₂ + 4Al = 2Al₂O₃ + 3Ti ΔV = +111 TP₃T (1.6)
3Mg+4Al₂O₃ = 3MgAl₂O₄ + 2Al ΔV = +17% (1.7)
3Mg + Al₂O₃ = 3MgO + 2Al (1.8)

2. Derin kimyasal reaksiyon

Mg (kaynama noktası 1107 °C) gibi alaşım elementleri ve diğer yüksek buhar basıncına sahip elementler, refrakter malzemenin gözenekleri boyunca malzemenin derinliklerine kolayca nüfuz eder ve aşağıdaki reaksiyonlara girerek refrakter malzemenin genleşmesine ve gevşemesine neden olur; bu da çatlaklara yol açar ve alüminyum alaşımı eriyiği tarafından refrakter malzemenin bozulmasını daha da hızlandırır. Nüfuz etme ve aşınma. 2Mg(g)+O₂ = 2MgO, 3Mg(g)+Al₂O₃ = 3MgO+2Al

3. Fiziksel penetrasyon

Çalışma yöntemi çoğunlukla aralıklıdır. Düşük viskoziteli alüminyum alaşımı eriyiği, refrakter malzemenin gözeneklerine nüfuz ettikten sonra, ısıtma, yalıtım, soğutma ve diğer döngüler sırasında astar malzemesi hızlı soğuma ve hızlı ısınmaya maruz kaldıkça refrakter malzeme genleşmeye ve büzülmeye devam eder; bu da sonunda refrakter malzemenin soyulmasına neden olur.

4. Mekanik hasar

Al₂O₃, hava, alüminyum alaşımı eriyik ve refrakter malzemelerin oluşturduğu gaz-sıvı-katı üç fazlı arayüzünde kolayca oluşur ve korindon topakları oluşturur. Korindon topakları, fırın astarıyla sıkı bir şekilde birleşmiştir. Mekanik, akı maddesi veya manuel yöntemlerle çıkarıldığında, fırın astar yapısına belirli derecede hasar verir.