6295504684

Rys. 6. Mikrofotografia tworzywa glinowego bogatego w spinel (S2)

wnioskować, że gęstość pozorna tworzyw SA może być zwiększona przez podwyższenie temperatury wypalania do 1800°C i/lub obniżenie zawartości Si02, FeiOs i Ti02- Potwierdza to większa gęstość pozorna (3,47 g/cm³) i mniejsza porowatość otwarta (0,5%) próbek MS, zawierających mniejszą ilość zanieczyszczeń (1,76%). Mikrostruktura zwartych próbek spinelowych była badana za pomocą SEM. Mikrofotografie przedstawiono na rysunkach 3-6.

Rysunek 3 przedstawia mikrostrukturę próbki MS zawierającej bezpośrednie wiązanie spinel-spinel i spinel-peryklaz. Zarówno spinel jak i peryklaz wykazują zróżnicowaną wielkość ziam, zawierających zamknięte pory

0    różnej wielkości. Na rysunku 4 pokazano mikrostrukturę próbki SI, zawierającą mniejsze ilości peryklazu

1    większe krystality spinelu. Rysunek 5 pokazuje w próbce S2 wiązanie spinel-spinel oraz większą zawartość zamkniętych porów. Na rysunku 6 przedstawiono kryształy spinelu ulokowane pomiędzy pryzmatycznymi ziarnami korundu o różnej wielkości. Obie te fazy są związane fazą krzemianową i ferrytową.

Właściwości mechaniczne, takie jak twardość i moduł sprężystości były mierzone dla sprawdzenia jak zachowują się spieczone materiały pod obciążeniem. Rysunek 7 przedstawia krzywą obciążenie-przemieszczenie dla badanych próbek tzn. związek pomiędzy stosowanym obciążeniem i zagłębieniem. Z krzywych tych wyliczono i przedstawiono na rysunku 8 twardość i moduł sprężystości. Jak widać, dodatek AI2O3 do MgO w próbkach MS prowadzi do zwiększenia twardości MgO przy utworzeniu pewnych ilości spinelu. Potwierdzono w literaturze, że twardość wzrasta w układzie MgO-AlaOj ze zwiększającą się zawartością AI2O3 w kolejności MgO < MgAl₂04 < AI2O3 (23, 24]. Hence. Hong, Lietal stwierdzili, że stechiometryczny spinel MgO.Al₂Oj ma większą twardość niż niestechiometryczny roztwór stały spinelu

Rys. 7. Krzywa obciążenie-przemieszczenie tworzyw MgO-A^Oj

Rys. 8. Właściwości mechaniczne tworzyw MgO-AbOj a) twardość, b) moduł sprężystości

Mg0.3AI₂03 [25]. Stąd, największą twardość posiadały próbki SI i S2, które zawierały maksymalną ilość spinelu. Natomiast próbki SA, zawierające największą ilość AI2O3 wykazywały mniejszą twardość od próbek SI i S2. Jest to przypisywane większej zawartości zanieczyszczeń, które tworzą w czasie spiekania na granicach tlenku glinu ze spinelem szklistą fazę krzemianową. Prowadzi to do obniżenia właściwości mechanicznych, a mianowicie twardości i modułu sprężystości [26].

Znane jest, że moduł sprężystości (£) zmniejsza się wraz z obniżeniem porowatości. W literaturze można znaleźć wiele publikacji dotyczących zależności E od porowatości [27]. Rysunek 8 pokazuje wzrost E ze zwiększającą się zawartością tlenku glinu w kolejności MS < SI < S2. Najwyższe wartości Eosiągnięto w przypadku próbek SI i S2 , które składały się głównie ze spinelu. Odpowiednio niższe wartości E posiadały próbki SA [26], ze względu na wyższą zawartość tlenku glinu, a także wyższą zawartość fazy szklistej i większy udział porowatości otwartej [26].

4. Wnioski

Można wnioskować, że próbki zawierające głównie bez-

96 Ceramika - Materiały Ogniotrwałe nr 3/2000