L'ossido di magnesio e il carbonato di calcio migliorano le prestazioni delle ceramiche di allumina porosa

I ricercatori della Central South University, in collaborazione con China Tobacco Hunan Industrial Co., Ltd., hanno pubblicato una nuova ricerca rivoluzionaria che svela gli effetti significativi dell'ossido di magnesio (MgO) e del carbonato di calcio (CaCO₃) sulle prestazioni delle ceramiche di allumina porosa. Lo studio, intitolato Effects of Magnesium Oxide and Calcium Carbonate Mineralizers on the Performance of Porous Alumina Ceramic, è presentato nel numero di agosto 2023 di Materials Science and Engineering of Powder Metallurgy.
Le ceramiche porose di allumina sono vitali in molti settori high-tech, tra cui aerospaziale, fusione, isolamento e produzione avanzata, grazie alla loro resistenza alle alte temperature, alla corrosione e alla resistenza meccanica. Tuttavia, l’ottimizzazione delle prestazioni e dell’efficienza di lavorazione di queste ceramiche rimane una sfida chiave nella scienza dei materiali.
Il gruppo di ricerca ha esplorato sistematicamente come l’aggiunta di quantità variabili di ossido di magnesio e carbonato di calcio come mineralizzatori durante il processo di sinterizzazione influenzi le proprietà chiave delle ceramiche di allumina porosa. I loro esperimenti hanno dimostrato che sia MgO che CaCO₃ riducono significativamente il tasso di ritiro e la densità della sinterizzazione, aumentando notevolmente la porosità e l'efficienza di dissoluzione, fattori critici nella rimozione del nucleo ceramico industriale e nelle prestazioni del materiale.
Nello specifico, l'aggiunta di ossido di magnesio ha prodotto campioni che potevano essere completamente disciolti in una soluzione alcalina entro sole 24 ore, superando sia i campioni di carbonato di calcio che quelli contenenti solo biossido di titanio. È stato dimostrato che il carbonato di calcio migliora ulteriormente la porosità apparente. Lo studio ha inoltre scoperto che l’aumento del tempo di mantenimento della sinterizzazione migliora ulteriormente la densità e la resistenza meccanica della ceramica.
Il professor Jing Ouyang, autore principale dello studio, sottolinea: "I nostri risultati forniscono importanti spunti per mettere a punto la struttura e le prestazioni delle ceramiche di allumina porosa. L'uso di ossido di magnesio e carbonato di calcio come mineralizzatori può risolvere direttamente i colli di bottiglia nella produzione, come migliorare l'efficienza di dissoluzione e controllare il ritiro".
Questa ricerca non solo fa avanzare la comprensione accademica, ma fornisce anche strategie pratiche per la rimozione efficiente dei nuclei ceramici e lo sviluppo di ceramiche di allumina porosa ad alte prestazioni di livello industriale. Lo studio è stato sostenuto dalla National Natural Science Foundation of China e da altri enti finanziatori.
Riferimento:
CHEN Guang, WANG Wei, LIANG Lixing, PENG Yonghui, ZHOU Wentao, OUYANG Jing, WANG Zhiguo. Effetti dei mineralizzatori a base di ossido di magnesio e carbonato di calcio sulle prestazioni della ceramica di allumina porosa [J]. Scienza dei materiali e ingegneria della metallurgia delle polveri, 2023, 28(4): 347-360. DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2023028

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