Magnesiumoxid und Calciumcarbonat verbessern die Leistung poröser Aluminiumoxidkeramiken

Forscher der Central South University haben in Zusammenarbeit mit China Tobacco Hunan Industrial Co., Ltd. bahnbrechende neue Forschungsergebnisse veröffentlicht, die die signifikanten Auswirkungen von Magnesiumoxid (MgO) und Calciumcarbonat (CaCO₃) auf die Leistung poröser Aluminiumoxidkeramiken aufdecken. Die Studie mit dem Titel „Effects of Magnesium Oxide and Calcium Carbonate Mineralizers on the Performance of Porous Alumina Ceramic“ wird in der Augustausgabe 2023 von Materials Science and Engineering of Powder Metallurgy vorgestellt.
Poröse Aluminiumoxidkeramiken sind aufgrund ihrer Hochtemperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und mechanischen Festigkeit in vielen High-Tech-Branchen von entscheidender Bedeutung, darunter in der Luft- und Raumfahrt, im Guss, in der Isolierung und in der modernen Fertigung. Die Optimierung der Leistung und Verarbeitungseffizienz dieser Keramiken bleibt jedoch eine zentrale Herausforderung in der Materialwissenschaft.
Das Forschungsteam untersuchte systematisch, wie die Zugabe unterschiedlicher Mengen an Magnesiumoxid und Calciumcarbonat als Mineralisatoren während des Sinterprozesses die Schlüsseleigenschaften poröser Aluminiumoxidkeramiken beeinflusst. Ihre Experimente zeigten, dass sowohl MgO als auch CaCO₃ die Sinterschrumpfungsrate und -dichte erheblich reduzieren und gleichzeitig die Porosität und Auflösungseffizienz deutlich erhöhen – entscheidende Faktoren bei der industriellen Entfernung von Keramikkernen und der Materialleistung.
Insbesondere führte die Zugabe von Magnesiumoxid zu Proben, die sich innerhalb von nur 24 Stunden vollständig in alkalischer Lösung auflösten und damit sowohl reine Calciumcarbonat- als auch Titandioxid-Proben übertrafen. Es wurde gezeigt, dass Calciumcarbonat die scheinbare Porosität weiter steigert. Die Studie ergab außerdem, dass eine Verlängerung der Sinterhaltezeit die Dichte und mechanische Festigkeit der Keramik weiter verbesserte.
Professor Jing Ouyang, Hauptautor der Studie, betont: „Unsere Ergebnisse liefern wichtige Erkenntnisse für die Abstimmung der Struktur und Leistung poröser Aluminiumoxidkeramiken. Die Verwendung von Magnesiumoxid und Calciumcarbonat als Mineralisatoren kann Engpässe in der Herstellung direkt beheben, wie z. B. die Verbesserung der Lösungseffizienz und die Kontrolle der Schrumpfung.“
Diese Forschung fördert nicht nur das akademische Verständnis, sondern liefert auch praktische Strategien für die effiziente Entfernung von Keramikkernen und die Entwicklung leistungsstarker poröser Aluminiumoxidkeramiken in Industriequalität. Die Studie wurde von der National Natural Science Foundation of China und anderen Fördereinrichtungen unterstützt.
Referenz:
CHEN Guang, WANG Wei, LIANG Lixing, PENG Yonghui, ZHOU Wentao, OUYANG Jing, WANG Zhiguo. Auswirkungen von Magnesiumoxid- und Calciumcarbonat-Mineralisatoren auf die Leistung poröser Aluminiumoxidkeramik [J]. Materialwissenschaft und Technik der Pulvermetallurgie, 2023, 28(4): 347-360. DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2023028

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