بررسی اثر سرباره فولادسازی بر ریزساختار و خواص مکانیکی جرم منیزیایی تقویت شده با اسپینل
محورهای موضوعی : یافته های نوین کاربردی و محاسباتی در سیستم های مکانیکیامید خجسته زاده 1 , زهره بلک 2 *
1 - دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسي مواد، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامي، اهواز، ايران
2 - Department of material Engineering , Ahv.C., Islamic Azad University, Ahvaz, Iran
کلید واژه: جرم منیزیایی, اسپینل, کوره قوس الکتریکی, مجرای تخلیه مذاب.,
چکیده مقاله :
امروزه استفاده از منیزیت به دلیل خواص مطلوب و نیاز صنایع به نسوزهای قلیایی، بسیار پرکاربرد شده است. با این حال، نقاط ضعفی مانند مقاومت پایین به شوک حرارتی در آنها وجود دارد. برای رفع این مشکل، از اسپینل آلومینات منیزیم به عنوان افزودنی استفاده می‌شود. اسپینل آلومینات منیزیم با دمای ذوب بالا در حدود 2135 درجه سانتی‌گراد بهبود قابل‌توجهی درخواص فیزیکی، مکانیکی، ترموشیمیایی و ترمومکانیکی نمونه‌ها ایجاد می‌کند، به ویژه در استحکام فشاری و خمشی سرد، دیرگدازی تحت بار، شوک‌پذیری و مقاومت به خوردگی. این افزودنی ناخالصی‌های مضری مانند اکسید آهن را جذب کرده و از تشکیل فازهای با نقطه ذوب پایین‌تر جلوگیری می‌کند. همچنین، عدم تطابق ضریب انبساط حرارتی بین فازهای پریکلاس اکسید منیزیم و اسپینل موجب ایجاد میکروترک‌ها و تنش‌های کششی می‌شود که بهبود استحکام و مقاومت نمونه‌ها را ایجاد می‌کند. با این حال، افزایش بیش از حد فاز اسپینل می‌تواند باعث افت خواص گردد. در این تحقیق، برای بهبود خواص مکانیکی و افزایش مقاومت جرم منیزیایی به نفوذ سرباره، از اسپینل سنتزی استفاده گردید. نتایج آزمون‌ها نشان داد که حد بهینه اسپینل 20% وزنی است. بررسی‌های فازی و ریزساختاری نیز نشان داد که فاز آلومینات منیزیم بیشتر در مرزدانه‌ها تشکیل شده است.
Today, the use of magnesia has become widespread due to its favorable properties and the need of various industries for alkaline refractories. However, it has some weaknesses, such as low thermal shock resistance. To address these issues, synthetic magnesium aluminate spinel (MgAl2O4) is used as an additive. Magnesium aluminate spinel, with a high melting point (approximately 2135°C), significantly improves the physical, mechanical, thermodynamic, and thermomechanical properties of magnesia-based refractories, particularly in cold compressive and flexural strength, creep resistance under load, thermal shock resistance, and wear resistance. This additive absorbs harmful impurities like iron oxide (Fe2O3) and prevents the formation of low-melting phases caused by impurities. Additionally, the mismatch in the thermal expansion coefficient between periclase (MgO) and spinel phases leads to the formation of microcracks and tensile stresses around the spinel grains, which enhances the strength and resistance of the samples. However, an excessive amount of spinel can lead to a decrease in properties due to excessive microcracking. In this study, synthetic spinel was used to improve the mechanical properties and increase the creep resistance of magnesia refractory bodies. The results showed that the optimal amount of spinel is 20% by weight. Phase and microstructural analyses using XRD and SEM also indicated that the magnesium aluminate phase predominantly forms at grain boundaries.