Le renforcement à la zircone prolonge la durée de vie des réfractaires

Le défi

Les composites Al2O3-CaAl12O19 sont des céramiques structurelles haute température idéales, mais leur faible résistance aux chocs thermiques limite leur application dans des conditions de choc thermique. Ces matériaux sont utilisés dans le traitement des métaux, la fabrication du verre et d’autres industries où les changements rapides de température provoquent la formation de fissures et la défaillance du matériau. Améliorer la résistance aux chocs thermiques sans sacrifier d’autres propriétés est essentiel pour étendre leur utilisation.

La solution

Cette recherche a préparé des composites à partir de laitier de ferrotitane, en ajoutant 12,5 wt.% de zircone monoclinique non stabilisée pour le renforcement. Le GrindoSonic MK7 a permis la mesure du module d’élasticité avant et après cyclage thermique, quantifiant l’accumulation des dommages par la dégradation des propriétés et évaluant comment la formation de fissures affecte la rigidité du matériau. Une analyse systématique des compositions de phases et de l’évolution microstructurale a révélé les mécanismes de résistance à la propagation des fissures.

Résultats

L’amélioration de la résistance aux chocs thermiques résulte de multiples mécanismes de résistance à la propagation des fissures, notamment la transformation de phase induite par contrainte de tétragonale à monoclinique dans t-ZrO2 et la microfissuration associée à m-ZrO2. Les particules de ZrO2 grossies dopées au TiO2 provenant du laitier de ferrotitane sont bénéfiques aux deux mécanismes. Cette compréhension permet le développement de réfractaires plus durables pour les applications industrielles haute température.