由于Mg合的高铝浇注料在干燥过程中经常出现裂纹等问题,这是由于Mgo水化生成Mg(0H),而Mgo(αMg/co=3.5g/cm)和Mg(OH)、αMg(OH)、=2.3g/cm)的体积密度相差较大,水化反应会出现明显的体积膨胀,导致样品在维护和干燥过程中容易出现裂纹。为了利用Mgo的水化优势,改善其缺点,可以通过以下三种方式:①在浇注料成分凝固前,更快地诱导Mg(0)2形成。此时,成型的浇注料仍有足够的空间和一定的自由度来缓冲应力;②改变水化相的形状,使其在设计的微观结构中根据晶体生长;③利用螯合剂(如羧酸等。)增加Mgo表面的活化点,提高Mgo(OH)核镁砂表面的成率,从而限制晶体的生长。
Mgo持续水化生成Mg(0H)的量越多,
浇注料在加热过程中爆裂的风险就越大。Mg(0H)分解温度在380℃左右,浇注料透气性低时,加热时浇注料中会聚集高蒸汽压,造成浇注料爆裂损坏。
含有不同添加剂的Mgo基料浆
作为参考样品的Mgo显示了Mg次加热到600T时MgO基料浆的TG-DS℃曲线。从图中的失重率曲线可以看出,30℃保养24小时后的所有样品在30-150℃范围内迅速且大幅度失重,这是由游离水的去除引起的,300-400℃范围内的失重是由水化相和添加剂的分解引起的。从中的DSC曲线可以看出,100℃附近的吸热峰与游离水的去除有关,320-350℃的吸热峰与少量的水化分解有关,350℃的放热峰与镁砂表面的羧酸分子解吸和OAS分解有关。从失重率曲线可以看出,110℃干燥24小时后,MgO-HO、MgO-AcF和MgO-SM样品不存在游离水脱落和失重,而MgO-OAS和MgO-P样品在80-200℃范围内的小失重可能是由凝胶相分解或类似滑石相间的水脱落引起的。根据分析,有机盐OAS遇水会产生水解,并与Mg,生络合作,可抑制Mg(OH),从而有效控制镁砂水化的负面影响。从DSC曲线可以看出,380℃左右的吸热峰与Mg(OH)有关,30℃的吸热峰与Mg3O(OH)4、Mg6Al有关。
(OH)18.5H/Mg6Al(OH)16(OH)、Mg3SiO5(OH)4(OH)4(OH)4(OH)4放热峰与镁砂表面的羧酸分子解吸和OAS分解有关。
Al浇注料-MgO的流动性和维护
达到目标流动值150%,浇注料(RefM-MP除外)加水量在3.9%,4.2%范围内添加SioxX-Mag(SM)可以促进浇注料的流动性(流动值约为182%),缩短浇注料的维护时间;添加RefpacMIPORE20(MP)可以降低浇注料的流动性,延长浇注料的维护时间,增加OAS也可以延长浇注料的维护时间。
Al浇注料-MgO常温抗折强度和显孔率
30℃保养24小时和110℃烘干24小时后,All干燥O-MgO浇注样品的常温抗折强度和显气孔率。从图可以看出,30℃保养24小时和110℃干燥24小时后,RefM-OAS样品的常温抗折强度大,干燥后强度约为(5.7±0.8)MPa,显示孔率低;110℃干燥24小时后,RefM和RefM-PF样品表面有裂纹,样品的常温抗折强度值很低,其余样品处于中间水平。110℃干燥24小时后,所有样品的显孔率与30℃保养24小时后相差不大。
Alogo浇注料的高温性能和抗渣性
采用110℃干燥24小时后的样品,测试了30~1400℃范围内一次加热-冷却过程中热杨模量的变化,。从图中可以看出,Re舰和Re舰-PF样品的初始弹性模量E值低,这可能与样品表面的裂纹有关。从30℃升温到400℃,样品弹性模量E值持续下降,主要与水化物和添加剂的分解有关。温度>800℃,水化物分解产生的细小Mgo晶粒生长致密;温度>1000℃,Mgo和All,Mgo反应生成Mgal,这些变化导致样品弹性模量E值增加。Ref00℃冷却到室温的过程中,RefM和RefM-PF样品的弹性模量E值相同,均较低。与初始弹性模量相比,样品的终弹性模量E值增加了约150%。