Jaké jsou vlastnosti mullitu? Jak se používá v žáruvzdorných materiálech z karbidu křemíku a křemíku?
Mullit je minerál vznikající z hlinitokřemičitanů při vysokých teplotách. Vzniká při umělém zahřívání hlinitokřemičitanů a často se používá k výrobě vysokoteplotních žáruvzdorných materiálů. Chemický vzorec je 3Al2O3·2SiO2. Teoreticky je obsah Al2O3 v čistém mullitu asi 71,8 %. Za normálního tlaku je to jediná sloučenina, která může stabilně existovat v binárním fázovém diagramu Al2O3-SiO2. Krystalová struktura mullitu je ortorombický krystalový systém. Průměrná struktura se skládá z oktaedrických sdílených hran spojených do řetězce rovnoběžného s osou C. Nachází se ve čtyřech vrcholech a středu projekční roviny základní buňky. V Z= každé základní buňky Osmistěnný řetězec v 1/2 je připojen k čtyřstěnům [SiO4] a [AlO4] a čtyřstěny tvoří dvojitý řetězec rovnoběžný s osou c.
Mullit je řetězovité uspořádání jehličkovitých nebo sloupcových krystalů rozprostírajících se podél osy c. Tyto jehličkovité nebo sloupcovité krystaly se vzájemně protínají a vytvářejí provázanou a pevnou síťovou strukturu. Tato vlastnost poskytuje mullites Relativně vynikající výkon. Má následující vlastnosti: jeho tvrdost je vysoká, asi 6,7 (Mohsova tvrdost), jeho bod tání může dosáhnout 1870 stupňů, jeho tepelná vodivost je 13,8 KJ/m·h·K a jeho lineární roztažnost je malá, např. 20~1000 stupňů Rychlost lineární expanze mullitů je 5,3×10-6/K a modul pružnosti je nízký, mezi 160-200Gpa, což je asi polovina hodnoty Al2O3 a SiC.
Mullit má vynikající fyzikální a chemické vlastnosti, jako je vysoká žáruvzdornost, dobrá stabilita tepelného šoku a odolnost proti tečení, vysoká teplota měknutí při zatížení, dobrá objemová stabilita a odolnost proti korozi. Další jeho charakteristikou je, že jeho vysokoteplotní pevnost a lomové vlastnosti se zvyšují se zvyšováním teploty a nesnižují se. Například jeho pevnost při vysoké teplotě 1300 stupňů je 1,7krát větší než při pokojové teplotě. Když teplota stoupne nad 1800 stupňů, začnou se uvnitř mullitu tvořit stopová množství kapalné fáze. Když teplota dosáhne 1850 stupňů, mullit zcela taje. Mullit je proto široce používán v průmyslových odvětvích, jako je cement, sklářství, keramika, hutnictví, chemie, elektroenergetika, národní obrana a plyn, čímž se stává pokročilým žáruvzdorným materiálem, který splňuje podmínky použití.
V žáruvzdorných materiálech z karbidu křemíku a křemíku jsou sloupcové a jehličkovité krystaly mullitu vzájemně proloženy, aby vytvořily stupňovitou síťovou strukturu. Tato síťová struktura může tvořit těsnou kombinaci s okolními částicemi, takže žáruvzdorný materiál má relativně vysokou pevnost. Přítomnost mullitu může zlepšit stabilitu tepelného šoku a teplotu měknutí materiálu, což umožňuje použití žáruvzdorného materiálu z karbidu křemíku v místech s vyššími teplotami a častými změnami.
