1. Afköst og helstu áhrifaþættir háhreinleika álmagnesíumsteypa
Mikill hreinleikiál-magnesíum steypuefnieru þróaðar byggðar á ál og magnesíum steypum. Tilgangurinn er að bæta tæringarþol og háhitaafköst álsteypuefna, svo og gegndræpiþol og hitaáfallsstöðugleika magnesíumsteypa. Skömmtunarpunktur þess fellur á álhlið MgO-Al2O3 tvífasa skýringarmyndarinnar. Aðalhluti steypunnar, Al2O3, hvarfast við MgO við háan hita og myndar spínel, ásamt rúmmálsstækkun um 7%. Til að koma í veg fyrir spörunarskemmdir af völdum þensluálags við notkun valdi tilraunarannsóknin tvö mismunandi hráefni, samruna magnesíum og magnesíum-álspínel, til að rannsaka áhrif gjallþols efnisins. Niðurstöðurnar sýna að þegar ákveðnu magni af magnesíum er bætt við er steypuefnið smurt í lítið magn af fljótandi fasa, sérstaklega þegar það er notað undir kyrrstöðuþrýstingi bráðins stáls, hvarfsintrun er háþróaður og lausi líkaminn myndast af stækkun spínels verður þéttari. Magnesía með viðeigandi kornastærð getur gert það að verkum að steypan sýnir enn lítilsháttar stækkun við háan hita, viðhalda heilleika og er einnig gagnleg til að draga úr tæringu. Hins vegar, því grófari sem mikilvæg kornastærð magnesíums er eða magnið sem bætt er við fer yfir 4C, hefur tæringin tilhneigingu til að aukast vegna óhóflegrar stækkunar, niðurbrots skipulags og dýpri gjalls.
Fortilbúið spínel er kynnt til að koma í stað sameinaðs magnesíums. Rannsóknin telur að eftir því sem innihaldið er fræðilega, því betra er tæringarþol steypuefnisins, en gjallisdýpt er minnst þegar spíninnihaldið er 10% til 30% og spíninnihaldið fer yfir 50% og það eykst með hækkun á innihaldi spínels. Spínalagnastærð með samræmdri dreifingu ördufts er áhrifaríkust við að hindra burðarvirki flögnun af völdum gjallgengs. Rannsóknin leiddi í ljós að spíníhlutinn gegnir afgerandi hlutverki í gjallþol spínelklinkersins sjálfs og steypunnar úr spínel blandað með korund. Hin fullkomna MgO innihald í spínel er 3% til 5%. Kísillduft er einnig áhrifaríkt við að hindra þensluálag spínels. Rannsóknir hafa sýnt að við lágt hitastig mynda kísilduft og MgO duft MSH efni, sem geta komið í veg fyrir vökvun periklasa, bætt vökva steypuefna og aukið þéttleika steypa. Við háan hita þurrkar MSH og hvarfast við CaO til að mynda lágbræðsluvörur til að framleiða plastaflögun og gleypa háhitaþensluálag. Hins vegar, eftir því sem magn kísildufts eykst, eykst magn vökvafasa sem myndast við háan hita og háhitaviðnámið minnkar. Við aðstæður með bráðnu stálþrýstingi er efnið viðkvæmt fyrir of sintri og sprungum, með fleiri sprungum, breiðari sprungum og dýpri flögnun. Sement og sílikonduft eru almennt notuð sem samsett bindiefni.
Í stuttu máli, ál-spinel steypuefni og ál-magnesíum steypa hafa góða skipulagslega einsleitni, háhita skriðþol, hitaáfallsstöðugleika og gjallvefs- og skarpskyggniþol. Helsti munurinn á þessu tvennu er sá að hið fyrrnefnda kynnir fyrirfram tilbúið spínel og styrkurinn eftir brennslu við mismunandi hitastig er lágur, beygjustyrkur háhita er stór, rúmmálsstöðugleiki er góður og línuleg breytingahraði er lítill; hið síðarnefnda bregst við og myndar spinel þegar það er notað við háan hita og styrkurinn eftir brennslu við mismunandi hitastig er mikill, háhitaskriðþolið er sterkt, þéttleiki er þéttur og línuleg breytingahraði er mikill.
2. Skemmdir á háhreinu ál-magnesíum steypum
Ál-spinel steypuefni og álmagnesíum steypuefni eru í meginatriðum sama kerfið við háan hita, og helstu kristalfasarnir eru kórund og álríkt spínel. Þættirnir sem hafa áhrif á gjallþol steypuefna eru mjög flóknir, svo sem stálgerð, gjallsamsetning, bræðsluskilyrði osfrv., en stjórnast aðallega af steinefnasamsetningu og örbyggingu steypunnar. FeO og MnO í álríku spíni sem fanga gjallið tekur fyrst katjónalausu rýmin og skipta um hluta af MgO til að mynda samsetta spínel fasta lausn með dæmigerðri samsetningu Mg0.70Mn{ {7}}.08Fe0.21Al2.00O4. Rafeindarannsóknargreining sýnir að leysni Fe og Mn í föstu formi í fínkorna spíneli á sama svæði er nokkurn veginn sú sama, en innihald Fe og Mn frumefna á jaðri stærri spínalagna er mun hærra en innan í agnirnar. Efnagreining og röntgengeislunargreining á sýnunum eftir gjalltæringu sýna einnig að grindarfasti spínalsins lækkar smám saman frá vinnufleti og inn að innan, sem er í samræmi við breytingu á Fe2O3 innihaldi í hverju lagi. Eftir því sem leysni í föstu formi Fe2O3 í hverju lagi minnkar, verða grindarfasti og sveigjustyrkur spínelsins nær spínel upprunalega lagsins. Korund gleypir CaO í gjallinu til að mynda kalsíumaluminat steinefni og storkna. Athugun með sjónsmásjá sýnir að það eru plötulíkir kalsíumaluminat hvarfhringir á brúnum korundagnanna í sýnisgengslaginu og það er mikill fjöldi nálalíkra CA6 steinefna í fylkinu. SiO2 stuðlar að kristöllun og vexti CA6, sem gerir svitaholurnar fínni og myndar þéttara hindrunarlag. Afgangsgjallið er ríkt af SiO2 og verður seigfljótt og erfitt að komast í gegnum það. Ólíkt ál-spinel steypum, þó að ál-magnesíum steypa myndi fleiri fljótandi fasa við háan hita, eru nýmynduð spínel korn af MgO og Al2O3 fín, hafa marga galla og hafa lítinn grindarfasta. SiO2 gerir spínelið sundraðara, stuðlar að fastri lausn Al2O3 í spínelinum og myndar álríkt spínel með hærri grindargallastyrk. Að auki er steypuefnið einnig þéttara, þannig að gjallþolið, sérstaklega viðnám gegn inngöngu gjalls, er yfirburði.
