تیتانات آلومینیوم : بررسی انواع خواص، روش تولید و کاربردها!

 

تیتانات آلومینیوم یک ترکیب شیمیایی نسوز به شکل جامد سرامیکی یا پودر سفید رنگ می باشد که با استفاده از یک مول آلومینا و یک مول تیتانیا ساخته می شود.

 

این ماده سرامیکی پلی کریستالی به طور معمول با پخت واکنشی پودرهای آلومینا و تیتانیا تهیه می شود و یک محلول جامد با نسبت استوکیومتری تشکیل می دهد.

 

آلومینیم تیتانات به دلیل مقاومت شیمیایی خوب، هدایت حرارتی کم و مقاومت در برابر شوک حرارتی بالا و در نتیجه ضریب انبساط حرارتی پایین، می تواند ماده مناسبی برای کاربردهای مختلف فن آوری مانند قطعات ریخته گری، مبدل های مربوط به وسایل نقلیه موتوری و قالب های صنایع شیشه گردد.

 

خواص و مشخصات شناسایی تیتانات آلومینیوم

 

خواص  مشخصات
شکل فیزیکی                                                      جامد یا پودر سفید فرمول شیمیایی                                                                          Al۲TiO۵
دانسیته                                                                      (g/cm۳)۳.۲ وزن مولکولی                                                           (g/mol) 181.83
نقطه ذوب                                                                        (۰C)1860 شماره (CAS No)                                                             ۱۲۰۰۴-۳۹-۶

 

مقاومت بالا در برابر گرما

 

نقطه ذوب تیتانات آلومینیوم ۱۸۶۰ درجه سانتیگراد است، که آن را به گزینه مناسبی برای پشتیبانی یکپارچه با درجه حرارت بالا در مبدل های و راکتورهای کاتالیزوری، کنترل انتشار آلاینده ها و فیلترهای ذرات دیزل تبدیل می کند.

 

مقاومت در برابر شوک حرارتی

 

تیتانات آلومینیوم در ترکیب با اکسید نسوز، مانند مولیت و سلسیان، یک سرامیک عالی در برابر شوک حرارتی تولید می کند. وجود سلسیان دمای ذوب را به کمتر از ۱۶۰۰ درجه سانتیگراد کاهش می دهد و همچنین انبساط کلی حرارتی سرامیک را کاهش می دهد.

 

ضریب انبساط حرارتی کم

 

بر اساس گزارش matmatch تعداد زیادی ترک  در داخل آلومینیم تیتانات وجود دارد. کنترل اندازه و چگالی میکرو ترک مهم است زیرا خصوصیات اصلی و ضریب انبساط حرارتی ماده را تعیین می کنند.

 

در واقع هرچه اندازه و تراکم میکرو ترک کمتر باشد، انبساط حرارتی و خصوصیات مکانیکی بیشتر است و بالعکس آن نیز برقرار می باشد.

 

راه اصلی برای غلبه بر این ترک ها و نقص ها، اضافه کردن مواد افزودنی مانند SiO۲  MgO و ZrO۲ به آن است که منجر به افزایش خصوصیات مکانیکی تیتانات آلومینیم می شود.

 

به نظر می رسد درجه حرارت پخت با مشخصات مکانیکی و ضریب انبساط حرارتی رابطه معکوس دارد که در آن افزایش اولی باعث کاهش دومی می شود.

 

تولید تیتانات آلومینیوم

 

تولید تیتانات آلومینیوم

 

آلومینیم تیتانا با حرارت دادن ترکیبی از آلومینا و تیتانیا در دمای بالاتر از ۱۳۵۰ درجه سانتیگراد در فشار جو تولید می شود. با این حال، این سرامیک دو مشکل عمده را نشان می دهد.

 

مرحله اول)

 

اول اینکه، تیتانات آلومینیوم خالص در محدوده دمایی بین ۷۵۰ درجه سانتیگراد تا ۱۲۸۰ درجه سانتیگراد از نظر حرارتی ناپایدار است. در هنگام خنک سازی تمایل به تجزیه بین این دما وجود دارد که باعث می شود این ماده برای کاربردهای صنعتی بی فایده باشد.

 

این موضوع می تواند با اضافه کردن افزودنی های اکسیدی مانند اکسید منیزیم، دی اکسید تیتانیوم، اکسید فریک، اکسید زیرکونیوم یا دی اکسید سیلیکون کنترل و تأخیر یابد تا ساختار محلول جامد تثبیت گردد.

 

مرحله دوم)

 

ناهمسانگردی ساختار بلوری، که ضریب کم انبساط حرارتی را تقویت می کند، منجر به ترک خوردگی ریز می شود. این میکرو ترک باعث ایجاد مقاومت مکانیکی ضعیف در ترکیب می شود، که همراه با پایداری حرارتی پایین زیر ۱۲۸۰ درجه سانتیگراد، استفاده فنی از آن را محدود می کند.

 

این امر با تهیه مواد کامپوزیتی مانند آلومینیوم تیتانات-مولیت-دی اکسید زیرکونیوم و آلومینیوم تیتانات-مولیت قابل حل است. نکته مهم در مخلوط کردن مواد افزودنی این است که آنها نباید خاصیت تیتانات آلومینیوم را به میزان قابل توجهی کاهش دهند.

 

در هنگام ساختن محلول های جامد، مقادیر کم (≤ ۵٪ وزنی) اضافه می شود. در نظر گرفتن همه این موارد بر روند تولید و خصوصیات اصلی محصول نهایی تأثیر بسزایی خواهد گذاشت.

 

کاربردهای آلومینیوم تیتانات چیست؟

 

کاربردهای آلومینیوم تیتانات چیست؟

 

تیتانات آلومینیوم به عنوان یک ماده تخصصی طبقه بندی می شود که معمولاً در شرایط دمایی شدید استفاده می شود و بیشتر در صنعت مذاب فلزات غیر آهنی یافت می شود.

 

این ماده به عنوان نازل در قالب ریخته گری یا اتصالات قالب، صفحات کشویی برای کنترل جریان توده های مذاب، حلقه های شکسته برای ریخته گری مداوم برنج، و موارد دیگری به کار برده می شود.

 

تیتانات آلومینیوم متخلخل همچنین می تواند کاندید مناسبی برای استفاده به عنوان بستر در مبدل های کاتالیزوری موتورها و به عنوان یک حامی فیلتراسیون گاز دودکش در دمای بالا به کار رود.

 

از دیگر کاربردهای تیتانات آلومینیوم می توان به حلقه های فاصل مبدل های کاتالیزوری، فیلترهای ذرات دوده در موتورهای دیزلی، آسترهای عایق حرارتی، لاندرها، ترموکوپل ها و قالب های اصلی در صنایع شیشه اشاره کرد.