Nghiên cứu công nghệ sản xuất gốm bền cơ và sốc nhiệt cho lò nung siêu cao tần nhiệt độ cao

BỘ CÔNG THƯƠNG
VIỆN NC SÀNH SỨ THUỶ TINH CÔNG NGHIỆP








BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI CẤP BỘ

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GỐM BỀN CƠ
VÀ SỐC NHIỆT CHO LÒ NUNG SIÊU CAO TẦN
NHIỆT ĐỘNG CAO


Chủ nhiệm đề tài: NGUYỄN TIẾN ĐIỆP

7292
15/4/2009



HÀ NỘI - 2009



1

MỞ ðẦU

Sản phẩm gốm bền sốc nhiệt sử dụng cho lò nung siêu cao tần là vật
liệu gốm kỹ thuật cao. Khác với các vật liệu bền sốc nhiệt theo dạng bức xạ,
truyền dẫn nhiệt thông thường, nó phải làm việc trong môi trường lò siêu cao
tần nhiệt ñộ cao làm việc trong môi trường sốc nhiệt rất cao từ 400
0
C lên
1200
0
C trong vong 10 giây. Nên vật liệu gốm kỹ thuật sử dụng cho lò cao
tần yêu cầu chất lượng và ñộ bền ñặc biệt.
Việc lựa chọn hệ vật liệu phụ thuộc vào từng mục ñích cụ thể và nhiệt
ñộ làm việc của lò. ðối với lò cao tần nấu chảy hợp kim mầu, ở khoảng nhiệt
ñộ 1250
0
C hệ vật liệu thường sử dụng trên nền hệ gốc chứa mullite-
cordierite, corund, quartz, spodumene, aluminum titanate hoặc zirconia ổn

ñịnh. Ở những ứng dụng tại dải nhiệt ñộ cao hơn, thông thường các hệ vật
liệu như silicon carbide, nitride reinforced ñược sử dụng làm hệ vật liệu gốc.
Do ñặc tính siêu bền cơ nhiệt của hệ vật liệu này, việc nghiên cứu lý
thuyết hiện vẫn còn ñang rất nhiều tranh cãi. Về mặt công nghệ, việc triển
khai sản xuất với số lượng lớn ñòi hỏi quy mô và trình ñộ phát triển công
nghệ cao. Tại một số trung tâm công nghệ vật liệu Việt nam, hiện cũng có
một số ñề tài nghiên cứu mang tính học thuật và công nghệ nghiên cứu về
mảng ñề tài này. Tuy nhiên, kết quả chỉ dừng lại ở dạng vật liệu mà chưa có
nhiều ứng dụng vào các sản phẩm và ñiều kiện làm việc cụ thể. Hiện nay, sản
phẩm và các chi tiết sử dụng vật liệu dạng này vẫn phải nhập ngoại với chi
phí giá thành rất cao và không chủ ñộng về thời gian.
Việc tập trung nghiên cứu hệ vật liệu bền sốc nhiệt hiện nay không chỉ là vấn
ñề mang tính học thuật và công nghệ mới hiện ñang ñươc thế giới ñặc biệt
quan tâm mà còn góp phần xây dựng công nghệ sản xuất với trình ñộ cao,
ñáp ứng nhu cầu sử dụng các chi tiết sản phẩm gốm kỹ thuật chất lượng cao
của các cơ sở sản xuất trong nước.
2

Nắm bắt nhu cầu cấp thiết từ thực tế sản xuất sản phẩm hợp kim chế tác
kim loại quý chế tác ñồ trang sức bằng vàng bạc và các kim loại màu khác,
sản xuất chi tiết và sản phẩm răng giả trong y học từ hợp kim ñặc biệt bằng
công nghệ nung siêu cao tần, nhóm thực hiện ñề tài ñã khảo sát nhu cầu hiện
nay của các nhà sản xuất trong nước về việc sản xuất nhằm thay thế một
phần, tiến tới thay thế hoàn toàn sản phẩm chén nung gốm siêu bền sốc nhiệt
hiện ñang ñược sử dụng.

Công nghệ nấu chảy hợp kim sử dụng lò nung siêu cao tần thực tế ñã
chứng minh hiệu quả rất to lớn về năng suất, chất lượng sản phẩm. Tuy nhiên
chén nung sử dụng trong quá trình nấu chảy hợp kim lại ñòi hỏi một hệ vật
liệu với các chỉ số cơ lý ñặc biệt cao. Thời gian nấu chảy kim loại thực tế chỉ

diễn ra trong vài phút, thêm vào ñó, hệ hợp kim nóng chảy nhiệt ñộ cao còn
có ñặc tính ăn mòn và thẩm thấu rất mạnh. Trong ñiều kiện làm việc khắc
nghiệt ñó, hệ vật liệu lựa chọn chế tạo chén nung không chỉ ñòi hỏi ñặc tính
siêu bền sốc nhiệt, nó còn ñòi hỏi chỉ số bền cơ, bền hóa, chống ăn mòn và
thẩm thấu kim loại nóng chảy rất cao.
Viện Nghiên cứu sành sứ Thủy tinh Công nghiệp ñã ñăng ký với Bộ
Công Thương ñề tài: “ Nghiên cứu công nghệ sản xuất gốm bền cơ và sốc
nhiệt cho lò nung siêu cao tần nhiệt ñộ cao”
Hợp ñồng thực hiện ñề tài khoa học công nghệ số 64-08/RD/ Hð-KHKT
Ký giữa Bộ Công Thương và Viện Nghiên cứu Sành sứ Thủy tinh Công
nghiệp ngày 25 tháng 01 năm 2008.
3

Mục tiêu của ñề tài:
• Nghiên cứu, ñịnh hướng và lựa chọn hệ vật liệu gốm chịu lửa bền sốc
nhiệt sử dụng làm chén nung cho lò siêu cao tần và các ứng dụng sốc
nhiệt cao, làm việc trong môi trường kim loại nóng chảy ăn mòn và
thẩm thấu mạnh.
• Xây dựng quy trình công nghệ hoàn thiện sản xuất sản phẩm chén
nung bền sốc nhiệt, làm việc tại nhiệt ñộ cao.
• Sản xuất thử nghiệm 1000 chén nung, thử nghiệm tại thực tế sản xuất.
Nội dung nghiên cứu:
• Nghiên cứu sử dụng các nguồn nguyên liệu và phối trộn cho việc tổng
hợp vật liệu gốm bền sốc nhiệt.
• Xác ñịnh cấp phối tối ưu, ñánh giá khả năng bền nhiệt, và tăng cường
tuổi thọ vật liệu trong môi trường sốc nhiệt khắc nghiệt.
• Nghiên cứu công nghệ và quy trình sản xuất phù hợp với ñiều kiện
thực tế.
• ðánh giá các thông số và ñặc tính kỹ thuật của vật liệu.
• Tổ chức sản xuất thử nghiệm 1000 sản phẩm.

• Thử nghiệm thực tế sản xuất và so sánh với sản phẩm nhập ngoại.
4

PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Vật liệu gốm bền nhiệt có vai trò ñặc biệt quan trọng không dễ gì thay
thế và ñược ứng dụng rộng rãi trong mọi ngành công nghiệp nhiệt ñộ cao.
Việc nghiên cứu và ứng dụng ñã ñược tiến hành trong nhiều năm và thu ñược
những thành tựu to lớn. Tùy theo mục ñích và yêu cầu cụ thể, rất nhiều hệ vật
liệu gốm bền nhiệt ñã ñược tập trung nghiên cứu phát triển cả trong nước và
trên thế giới.
Về mặt lý thuyết, hệ vật liệu bền nhiệt ñược tổng hợp dựa trên cơ sở
thành phần chính của pha gốm có hệ số dãn nở nhiệt rất thấp, cấu trúc tinh
thế ổn ñịnh và xếp chặt. Quá trình chuyển pha thù hình và biến ñổi thể tích
nếu có xảy ra khi dao ñộng nhiệt ñộ không tạo nên ứng suất phá hủy sự ổn
ñịnh của toàn hệ thống. Một khía cạnh khác cũng ñược tập trung nghiên cứu
chuyên sâu, ñó là hàm lượng và ñộ nhớt pha lỏng trong cấu trúc vật liệu bền
sốc nhiệt khi làm việc tại nhiệt ñộ cao cũng ảnh hưởng rất lớn ñến khả năng
chống lại sự phá hủy do sốc nhiệt. Cấu trúc và liên kết biên tinh thế của vật
liệu cũng là yếu tố có ảnh hưởng ñáng kể ñến tính bền nhiệt của vật liệu.

1. ðặc ñiểm của một số hệ vật liệu gốm bền sốc nhiệt:
1.1. Hệ vật liệu bền nhiệt cordierite Mg
2
Al
4
Si
5
O
18
: [1], [2]

Cordierite là một hệ vật liệu bền nhiệt truyền thống ñiển hình và ñược
ứng dụng rộng rãi hiện nay trong công nghiệp sản xuất gốm sứ và các ứng
dụng nhiệt ñộ cao. Thành phần pha chủ yếu của hệ vật liệu này là cordierite
có hệ số giãn nở nhiệt rất thấp, nằm trong khoảng 3.10
-6

0
K
-1
. Do hệ số dãn
nở nhiệt thấp, cường ñộ kháng nén tương ñối cao, mức ñộ ổn ñịnh và an toàn
trong dải nhiệt ñộ làm việc dưới 1360
0
C khá tốt nên hệ vật liệu này ñược ứng
dụng rất rộng rãi trong công nghiệp nhiệt, ñặc biệt công nghiệp sản xuất vật
liệu gốm sứ làm tấm kê, trụ ñỡ, bao nung sản phẩm Nhược ñiểm lớn nhất
hạn chế khả năng tổng hợp và ứng dụng hệ vật liệu này là ñộ chịu lửa không
5

cao. Mặt khác, quá trình tổng hợp vật liệu khá khó khăn do khoảng kết khối
của cordierite rất hẹp.
Rất nhiều công trình nghiên cứu công phu ñược tiến hành nhằm tăng
cường khả năng ứng dụng của cordierite ở nhiệt ñộ cao, cũng như tập trung
vào việc dãn dài khoảng kết khối của vật liệu. Những công trình nghiên cứu
ñạt ñược thành tựu ñáng kể nhất ñều tập trung vào việc tổ hợp cordierite với
thành phần pha tinh thể chịu lửa có cường ñộ cơ học cao như mullite hoặc
corund.
Vật liệu tổ hợp mullite-cordierite thừa hưởng hệ số dãn nở nhiệt thấp
của cordierite, kết hợp với cường ñộ cơ học và ñộ chịu lửa cao của pha tinh
thể mullite ñã mở ra một hướng ứng dụng mới cho vật liệu gốm bền sốc nhiệt

trên cơ sở sử dụng cordierite. Sản phẩm thương phẩm hiện nay trên thế giới
ña số ñều dựa trên tổ hợp này.
Ngoài ra, ảnh hưởng của phụ gia zircon có trong thành phần pha cũng
có tác dụng tích cực nhằm dãn dài khoảng kết khối của vật liệu.
1.2. Hệ vật liệu bền nhiệt aluminum titanate Al
2
TiO
5
:[3], [4]
Aluminum titanate (Alutit) ñược biết ñến như hệ vật liệu gốm cấu trúc
siêu bền cơ và sốc nhiệt. Hệ vật liệu này ñược phát triển vào khoảng những
năm 60 thế kỷ trước do ñòi hỏi thế hệ vật liệu mới cho ngành công nghiệp
không gian vũ trụ và sản xuất ñộng cơ ñốt trong. Tuy nhiên, do vướng phải
những rào cản gây ra bởi cấu trúc không ổn ñịnh của khoáng titanate, hệ vật
liệu này nhanh chóng bị quên lãng. Vào những năm ñầu 90 thế kỷ trước, một
số nghiên cứu cơ bản tập trung vào việc nghiên cứu vi cấu trúc pha tinh thể.
ðã chỉ ra ñặc tính dãn nở dị hướng của alutit ñã gợi mở nhiều hướng ñi ñầy
triển vọng cho việc ứng dụng hệ vật liệu này.
Alutit có hệ số dãn nở nhiệt khá nhỏ, nằm trong khoảng 6,0.10
-6 0
K
-1
và
có cường ñộ cơ học cao ổn ñịnh ở nhiệt ñộ thường với giới hạn chịu nén dao
ñộng từ 1550-2000 kg/cm
2
tùy theo hàm lượng và tỷ lệ alutit-mullite có trong
vật liệu. Ở nhiệt ñộ cao, do tính dãn nở nhiệt bất ñẳng hướng, vật liệu ña pha
6

tinh thể alutit có ñặc tính tăng bền do hình thành hiệu ứng phát sinh ứng suất
nén dọc trục tinh thể. ðặc tính này mang lại cho alutit ñộ bền cơ học ñặc biệt
cao trong dải nhiệt ñộ dưới 1550
0
C.
Có nghiên cứu chỉ ra rằng ở nhiệt ñộ trên 1550
0
C. Hiện tượng dãn nở dị
hướng này lại gây nên sự bất ổn ñịnh trong cấu trúc vi tinh thể của alutit và
khiến cho cấu trúc của nó không ñược xếp chặt. Mặc dù, ñộ chịu lửa của hệ
vật liệu khá cao và nằm trên 1760
0
C, nhưng với tần suất biến thiên nhiệt ñộ
hệ vật liệu này có xu hướng suy giảm nghiêm trọng cường ñộ, dẫn tới phá
hủy vật liệu tại khu vực nhiệt ñộ cao trên 1650
0
C.
Ngoài việc alutit có hệ số giãn nở nhiệt thấp, khả năng tăng bền cấu trúc
và làm việc ổn ñịnh trong dải nhiệt ñộ dưới 1550
0
C, nó còn là một hệ vật liệu
ñặc biệt. Do ñặc tính thấm ướt rất thấp kim loại lỏng không chứa sắt khi làm
việc ở nhiệt ñộ cao, cùng với module biến dạng dẻo tương ñối thấp, alutit rất
thích hợp cho các ứng dụng trong ngành công nghiệp luyện kim mầu.

1.3. Hệ vật liệu zirconia ổn ñịnh ZrO
2
. [5], [6]
Zirconia có nhiệt ñộ nóng chảy rất cao trên 2700
0

C và ñộ dẫn nhiệt thấp.
Tuy nhiên, do cấu trúc tinh thế có tính biến ñổi pha thù hình khi thay ñổi
nhiệt ñộ, dẫn ñến giới hạn khả năng ứng dụng của hệ vật liệu gốm zirconia
trong công nghiệp gốm sứ và nhiệt ñộ cao. Zirconia có ba dạng thù hình
chính: Dạng ñơn tà tồn tại trong khoảng nhiệt ñộ dưới 1170
0
C; trong khoảng
1170-2370
0
C dạng thù hình chính ổn ñịnh là dạng tứ phương; trên 2370
0
C
zirconina chuyển qua cấu trúc pha tinh thể lập phươngc ổn ñịnh.
Trong quá trình gia nhiệt, zirconia tham gia quá trình biến ñổi pha thù
hình. Ở nhiệt ñộ dưới 1170
0
C, thành phần pha cấu trúc của zirconia là dạng
ñơn tà. Quá trình chuyển pha từ dạng ñơn tà sang dạng tứ phương khi gia
nhiệt biến ñổi rất nhanh kèm theo thay ñổi thể tích từ 3-5% gây nên hiện
tượng phá hủy ñột ngột cấu trúc toàn hệ thống của vật liệu. ðặc tính biến ñổi
7

thù hình này làm cho vật liệu gốm trên cơ sở hệ thuần zirconia không còn
ứng dụng thực tiễn.
ðể ổn ñịnh cấu trúc tinh thể trong quá trình làm nguội, một số phụ gia
ñược sử dụng nhằm hạn chế sự chuyển pha ñơn tà – tứ phương. Các phụ gia
ổn ñịnh hiệu quả thông thường ñược sử dụng bao gồm MgO, CaO và Y
2
O
3

.
Với lượng phụ gia thích hợp, cấu trúc pha ổn ñịnh lập phương và tứ phương
ñược duy trì trong hệ vật liệu khi ñốt nóng hoặc làm nguội. Về công nghệ, hệ
vật liệu zirconia có thể ñược ñiều khiển ổn ñịnh ñịnh hướng theo hai phương
pháp: ổn ñịnh từng phần hoặc ổn ñịnh toàn phần.
Zirconia ổn ñịnh từng phần (PSZ) có cấu trúc tổ hợp ña pha tinh thể thù
hình zirconia. Với lượng phụ gia ổn ñịnh ñưa vào thành phần pha cấu trúc
của zirconia chuyển pha dạng tứ phương ở nhiệt ñộ trên 1170
0
C kết hợp với
pha tinh thể dạng lập phương. Thông thường, lượng phụ gia ổn ñịnh sử dụng
khoảng 8%mol MgO, 8%mol CaO, 3-4%mol Y
2
O
3
tạo nên hệ vật liệu ổn
ñịnh. PSZ ñược sử dụng rộng rãi trong các ngành công nhiệp nhiệt, ñặc biệt
trong những khu vực ñòi hỏi nhiệt ñộ cao, khắc nghiệt. Với hệ số dẫn nhiệt
nhỏ, nhiệt ñộ nóng chảy cao, hệ vật liệu chuyển pha tăng bền ổn ñịnh zirconia
có thể làm việc liên tục trong môi trường trung tính hoặc oxy hóa tới 2200
0
C.
Zirconia có khả năng thấm ướt rất ít ñối với nhiều kim loại nóng chảy, ñộ bền
hóa và bền xỉ cao, do ñó, nó là một trong những hệ vật liệu lý tưởng ứng
dụng trong công nghiệp luyện kim.
Với tỷ lệ phụ gia ổn ñịnh chuyển pha thù hình chiếm trên 16%mol MgO,
16%mol CaO, 8%mol Y
2
O
3

cấu trúc pha tinh thể zirconia chuyển sang dung
dịch rắn dạng lập phương ổn ñịnh toàn phần. Ở cấu trúc này, quá trình thay
ñổi nhiệt ñộ hoàn toàn không dẫn tới sự biến ñổi ña pha thù hình cho tới
2500
0
C và ñược ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất vật liệu siêu
dẫn, sensor và pin năng lượng.
8

1.4. Hệ thủy tinh bền nhiệt thạch anh SiO2. [7], [8]
Thủy tinh thạch anh ñược sản xuất từ cát, quartz tinh thể hoặc silica
(SiO
2
) nấu chảy trong lò ñiện hồ quang ở nhiệt ñộ trên 1900
0
C. Tùy theo yêu
cầu về ñộ sạch, thủy tinh thạch anh ñược phân loại theo mục ñích sử dụng:
Phân loại SiO
2
[%] Ứng dụng
Fused Silica > 99,99 Sensor, bán dẫn, Si,…
Fused Quartz >99,50 Vật liệu chịu lửa, dụng cụ bền nhiệt, chất ñộn,

Fused quartz (FQ) có cấu trúc thủy tinh vô ñịnh hình ñiển hình. Cấu trúc
FQ bao gồm liên kết chéo ba chiều ở mức ñộ rất cao làm cho nó có khả năng
làm việc ổn ñịnh ở nhiệt ñộ cao với ñộ nhớt rất cao và ít thay ñổi trong dải
nhiệt ñộ rất rộng. Ngoài ra, hệ số dãn nở nhiệt rất thấp, nằm trong khoảng
0,55.10
-6

0
K
-1
, FQ là một trong những vật liệu bền sốc nhiệt lý tưởng. Là một
vật liệu bền hóa, FQ hầu như không bị ăn mòn bởi acid và các hóa chất khất
khác. Các chỉ tiêu tổn hao và hằng số ñiện môi của FQ cũng rất nhỏ. ðó
chính là lý do tại sao FQ là một trong những vật liệu ñược ứng dụng rộng rãi
trong công nghiệp nấu chảy kim loại bằng xung siêu cao tần.
Mặc dù ở nhiệt ñộ thường, ñộ cứng của FQ khá cao và có xu hướng phá
hủy giòn như các vật liệu gốm hoặc thủy tinh khác. Tuy nhiên ở nhiệt ñộ cao,
sự hình thành pha lỏng (biến mềm) với ñộ nhớt cao, FQ có xu hướng cải
thiện ñáng kể khả năng ổn ñịnh và tăng bền sốc nhiệt của vật liệu.
Fused quartz là một hệ thủy tinh ñặc biệt, với ñộ tinh khiết cao, hàm
lượng SiO
2
> 99,5% FQ là một trong những vật liệu chịu lửa có hệ số giãn nở
nhiệt thấp nhất trong các hệ vật liệu gốm và thủy tinh. Ở nhiệt ñộ thường, FQ
có ñộ cứng khá lớn tuy nhiên, ở nhiệt ñộ cao FQ có ñặc tính tương tự pha
thủy tinh với ñộ nhớt cao.
9

Sự biến dạng của FQ bắt ñầu ở 1075
0
C (T
g
= 1075
0
C) với ñộ nhớt 10
14,5

PZ hầu như không nhỏ hơn vật liệu trạng thái rắn. Nhiệt ñộ biến mềm bắt ñầu
từ 1180
0
C với ñộ nhớt suy giảm không ñáng kể xuống 10
13,5
PZ. Theo nhiều
nghiên cứu tuy không thống nhất với ñiểm chảy mềm của FQ, kéo dài trong
khoảng 1500-1650
0
C với ñộ nhớt tương ứng trong khoảng 10
7,6
PZ. ðộ nhớt
này tương ñương với ñộ nhớt của thủy tinh bền nhiệt cao cấp khi nung nóng
ñến 750
0
C.
Trong toàn dải nhiệt ñộ từ 25-1730
0
C cấu trúc FQ không xuất hiện bất
kỳ sự biến ñổi chuyển pha thù hình. ðộ nhớt pha lỏng cao cũng là nguyên
nhân chính kìm hãm sự phát triển tinh thể và chuyển pha thù hình cristobalite
ở nhiệt ñộ trên 1000
0
C. Do ñó, FQ luôn có cấu trúc vô ñịnh hình ổn ñịnh với
mỗi chu kỳ ñốt nóng và làm nguội khắc nghiệt.
Biểu ñồ pha của SiO
2
.

10

Bảng1: Tính chất cơ bản của Fused quartz

ðơn vị
Tính chất nhiệt
Nhiệt ñộ chảy
Nhiệt ñộ biến mềm
Nhiệt ñộ biến dạng
Hệ số dãn nở nhiệt

0
C
0
C
0
C
0
K
-1

1730
1075
1550 -
5,5.10
-7

Tính chất cơ học
ðộ cứng
Tỷ trọng
ðộ xốp
ðộ bền nén
ðộ bền uốn

Mohr
g/cm
3
%
kg/cm
2

kg/cm
2

5,5-6,5
2,203
0
1,13.10
4
500
Tính chất ñiện
ðộ bền ñiện
Hằng số ñiện môi


kv/cm
MHz

250-400
3,70



11

2. ðịnh hướng nghiên cứu:
Trên cơ sở phân tích các thông số kỹ thuật chén nung bền nhiệt sử dụng
cho lò nung chảy hợp kim siêu cao tần, tham khảo các thông số kỹ thuật của
các hãng sản xuất nước ngoài, kết hợp với thực tế sản xuất và sử dụng chén
nung trong nước, nhóm thực hiện ñề tại rút ra một số kết luận sơ bộ sau:
• Quy trình làm việc ñặc trưng cảu lò nung, nấu kim loại cao tần là
ñều có chu kỳ làm việc rất nhanh, tốc ñộ nâng và hạ nhiệt rất nhanh
làm cho vật liệu sử dụng trong lò rất dễ bị phá hủy do mức ñộ sốc
nhiệt khắc nghiệt. ðường cong nhietj làm việc cảu lò nung cao tần
của trung tâm LAB FOUR DENTAL như sau:

• ðộ xốp dao ñộng trong khoảng 17-25%
• Cường ñộ cơ học của vật liệu ≥ 70kg/cm
2

• ðộ bền chịu sốc nhiệt cảu chén nấu tối thiểu: 6 chu kỳ sản nấu chảy
kim loại
• Nhiệt ñộ làm việc cao nhất 1100-1250
0
C.
0
400
700
1250
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
t (s)
Nhiet do (C)
12

Bảng 2: Thành phần hóa tiêu biểu của chén nung nhập ngoại:

SiO

2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
CaO MgO K
2
O Na
2
O

ZrO
2
TiO
2
81,2 11,63

0,26 0,05 0,10 0,30 0,080

5,24 0,09
Số liệu phân tích thành phần pha ñịnh tính x-ray mẫu chén nung nhập
ngoại cho thấy, thành phần pha chủ yếu của sản phẩm là pha vô ñịnh hình,
cac pha tinh thể xuất hiện ít.
Phân tích ñịnh lượng thành phần hóa cho thấy, sản phẩm chứa chủ yếu
SiO
2

, một lượng ñáng kể Al
2
O
3
và ZrO
2
tham gia trong thành phần với mục
ñích tổng hợp ñịnh hướng pha tinh thể mullite tái kết tinh.
Biểu ñồ nhiễu xạ x-ray, xuất hiện rất ít dấu vết của pha tinh thể, ñiều ñó
có thể kết luận một cách sơ bộ rằng: hệ vật liệu sử dụng ñể sản xuất chén
nung cho lò nung siêu cao tần ñược ñi từ nguyên liệu chính là thủy tinh thạch
anh, liên kết gốm gốc alumina silicate. Do tỷ lệ hàm lượng gốc alumina
silicat có trong thành phần vật liệu khá thấp, cộng thêm ñộ nhớt pha lỏng
thủy tinh thạch anh rất cao ñã hạn chế sự hình thành tinh thể mullite,
silimalie; hoặc nếu có nó chỉ tồn tại dưới dạng tế vi.
Như vậy, trong ñiều kiền làm việc tại nhiệt ñộ cao, hệ vật liệu tổng hợp
chén nung siêu bền sốc nhiệt trên cơ sở thủy tinh thạch anh (FQ) liên kết gốm
aluminum silicate thừa hưởng hệ số giãn nở nhiệt rất thấp của FQ.
Tại nhiệt ñộ làm việc, cấu trúc hệ vật liệu có xu hướng biến mềm với ñộ
nhớt cao, có tác dụng chống lại sự phá hủy vật liệu do sốc nhiệt và dao ñộng
xung cao tần.
Tận dụng những ưu ñiểm quý của FQ trong việc ứng dụng hệ vật liệu
này tổng hợp vật liệu chịu bền sốc nhiệt cho lò nung siwu cao tần. Nhóm thực
hiện ñề tài tính tián sử dụng ở mức tối ña hàm luợng FQ trong hệ vật liệu.
Giảm ñến mức tối thiểu luợng phụ gia liên kết pha gốm tinh thể thứ sinh
trong quá trình tổng hợp tái kết tinh. Nhằm mục ñích nhận ñuợc một hệ vật
liệu mới thừa huởng tối ña các ñặc tính cơ nhiệt quý báu của FQ.
13

ðây cũng là hướng tiếp cận của các hãng công nghệ tiên tiến trên thế

giới khi lựa chọn hệ vật liệu trên nền FQ cho các ứng dụng nhiệt sử dụng
xung cao tần.
Song song với ñịnh hướng nghiên cứu sử dụng FQ là nguyên liệu chính
nhằm phát triển hệ vật liệu siêu bền sốc nhiệt. Nhóm thực hiện ñề tài tiếp tục
mở rộng hướng nghiên cứu ñối với hệ vật liệu cordierite và alutit. Trong ñó,
cordierite vốn là hệ vật liệu bền sốc nhiệt với hệ số giãn nở nhiệt thấp, ổn
ñịnh trong dải nhiệt ñộ từ 1200-1350
0
C. Ở vùng nhiệt ñộ cao hơn từ 1400-
1500
0
C, việc sử dụng alutit với hệ số giãn nở nhiệt thấp và ñộ bền cơ học cao
là phù hợp.
14

PHẦN II: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1. Nội dung nghiên cứu:
• Nghiên cứu sử dụng các nguồn nguyên liệu và phối trộn cho việc tổng
hợp vật liệu gốm bền sốc nhiệt.
• Xác ñịnh cấp phối, ñánh giá khả năng tăng bền cơ nhiệt, tăng cường
tuổi thọ vật liệu trong môi trường sốc nhiệt khắc nghiệt.
• Nghiên cứu công nghệ và quy trình sản xuất.
• ðánh giá các thông số và ñặc tính kỹ thuật của vật liệu.
• Tổ chức sản xuất thử nghiệm 1000 sản phẩm.
• Thử nghiệm thực tế sản xuất và so sánh với sản phẩm nhập ngoại.
2. Phương pháp nghiên cứu:
Từ mục tiêu ñặt ra nghiên cứu ñặt ra của ñề tài, nhóm thực hiện ñề tài trên
cơ sở nghiên cứu ñánh giá thực trạng nhu cầu thực tế sản xuất, tham khảo các
tài liệu nghiên cứu công nghệ và kỹ thuật của các hãng sản xuất vật liệu
chuyên ngành, kết hợp với việc kế thừa các thành tựu nghiên cứu khoa học và

công nghệ những năm gần ñây nhóm ñề tài chọn phương pháp nghiên cứu
thực nghiệm ñối chứng :
• Chọn mẫu ñối chứng là sản phẩm cảu hãng BeGo ñang ñuợc các cơ
sở sản xuất tại Việt Nam sử dụng.
• Phân tích và ñánh giá, lựa chọn nguồn nguyên liệu chính, kết hợp với
việc tham khảo các thông số công nghệ ñã ñược các hãng nước ngoài
sử dụng trong việc tổng hợp thành công sản phẩm gốm siêu bền sốc
nhiệt sử dụng trong lò nung siêu cao tần.
• Trên cơ sở nghiên cứu thực nghiệm phòng thí nghiệm với các mẫu
nhỏ, kiểm nghiệm các thông số kỹ thuật, xác ñịnh các thông số công
nghệ phối liệu.
• Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất vật liệu gốm bền sốc nhiệt.
Thử nghiệm sản phẩm trong ñiều kiện thực tế sản xuất. ðánh giá các
15

thông số công nghệ, tiến hành sản xuất thử nghiệm quy mô nhỏ sản
xuất sản phẩm.
Thiết bị thực nghiệm:
- Thiết bị tạo hình và gia công mẫu.
- Thiết bị sấy và nung mẫu thử nghiệm nhiệt ñộ cao.
- Thiết bị kiểm ñịnh cường ñộ kháng uốn, kháng nén vạn năng.
- Thiết bị phân tích thành phần hóa theo phương pháp quang phổ.
- Thiết bị phân tích thành phần hạt theo phương pháp sàng tiêu chuẩn.
- Thiết bị phân tích thành phần pha theo phương pháp nhiễu xạ x-ray.
- Và các thiết bị khuấy, trộn và thiết bị phụ trợ.
16

PHẦN III:THỰC NGHIỆM

1. Nguyên liệu

Nguyên liệu cho quá trình tổng hợp vật liệu chịu lửa siêu bền sốc nhiệt
ñược lựa chọn trên cơ sở ñáp ứng ñầy ñủ các chỉ tiêu cơ, lý, hóa, nhiệt của
sản phẩm tương ñương nhập ngoại, xét ñến cả khả năng cung cấp ổn ñịnh và
lâu dài của từng nhà cung cấp cùng với giá thành của nguyên liệu và cước phí
vận chuyển cũng như biểu thuế nhập khẩu. Mặc dù nhóm nghiên cứu ñã cố
gắng tìm hiểu, phân loại, lựa chọn các nguồn nguyên liệu trong nước, tuy
nhiên do chất lượng nguyên liệu trong nước hiện tại hầu như không thể ñảm
bảo cho chất lượng sản phẩm tạo ra cũng như ñáp ứng nhu cầu ổn ñịnh và lâu
dài về cả số lượng cũng như chất lượng. Giải pháp mang tính khả thi trong
thời ñiểm hiện tại cho nguồn nguyên liệu là nhập khẩu từ các nhà phân phối
lớn tại Trung Quốc ở một số nuớc khác
Nhóm thực hiện ñề tài quyết ñịnh lựa chọn các loại nguyên liệu phục vụ
nghiên cứu và thử nghiệm với các yêu cầu kỹ thuật như sau:
- Sạn cấp phối cordierite hàm lượng Al
2
O
3
≥ 35%, MgO ≥ 6,5%, cỡ hạt ≤
0,5 mm GMI Co., Ltd. Foshan, Guangzhou.
- Fused Quartz, hàm lượng SiO
2
≥ 99,5%:

Xuzhou Fengbao Mining Co.
- Alumina hoạt tính siêu mịn, hàm lượng 99.5%, kích thước ≤ 2µm:
Shanghai Yuejiang Titanium Chemical Manufacturer Co., Ltd.
- Titania siêu mịn, hàm lượng 99,5%, kích thước ≤ 2µm: Shanghai
Yuejiang Titanium Chemical Manufacturer Co., Ltd.
- Zirconium Silicat, hàm lượng 99,5%: South Africa.
- Magnesium Carbonate, hàm lượng 90%, Hóa chất Tân Bình, Việt nam.

- Sét Trúc thôn, thông số kỹ thuật cơ bản:.
Bảng 3: Thành phần hóa của ñất sét Trúc Thôn
Chỉ tiêu
SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
CaO

MgO K
2
O Na
2
O

TiO
2
%
57,00

28,43 0,94 - - - - 1,09
17

2. Nghiên cứu thực nghiệm:

2.1. Tổng hợp vật liệu hệ cordierite:
Hệ vật liệu cordierite ñược biết ñến như một hệ vật liệu bền sốc nhiệt ñiển
hình với khả năng làm việt ổn ñịnh trong giải nhiệt ñộ từ 1250-1350
0
C.
Nguyên liệu chính sử dụng trong công nghiệp ñể phát triển hệ vật liệu này có
thể sử dụng trực tiếp từ nguyên liệu tự nhiên chứa MgO kết hợp với cao lanh
hoặc ñất sét chịu lửa chất lượng cao. Ngoài nhược ñiểm vốn có của cordierite
là ñộ chịu lửa không cao (dưới 1360
0
C) vật liệu này còn bị giới hạn bởi
khoảng kết khối khá hẹp từ 20-30
0
C. Do khoảng kết khối hẹp, việc tổng hợp
cordierite gặp rất nhiều khó khăn.
ðể giải khắc phục hiện tượng này, các nghiên cứu cơ bản và công nghệ ñã
ñược tiến hành nhằm mục ñích ñánh giá khả năng sử dụng phụ gia dãn dài
khoảng kết khối của vật liệu. Hầu hết các nghiên cứu ñều chỉ ra rằng, việc sử
dụng zirconsilicate (ZrSiO
4
) với tỷ lệ từ 2-4,5% trong thành phần phối liệu có
tác dụng tích cực ñối cordierite. Hệ vật liệu tổng hợp trở nên ổn ñịnh hơn,
khoảng kết khối ñủ rộng mà không gây ra sự suy giảm các ñặc tính cơ lý
nhiệt vốn có của cordierite.
Trong khuôn khổ và mục tiêu nghiên cứu của ñề tài, việc tổng hợp
cordierite từ nguyên liệu ñầu không còn mang ý nghĩa học thuật thời sự cũng
như ý nghĩa thực tiễn. Do cordierite là một sản phẩm ñã ñược cả thế giới và
trong nước ñầu tư nghiên cứu nhiều năm và thương phẩm hóa. Nhóm thực
hiện ñề tài quyết ñịnh lựa chọn sạn cordierite bổ xung hàm lượng hợp lý các
nguyên liệu sẵn có, tổng hợp hệ vật liệu bền sốc nhiệt trên cơ sở nền

cordierite.
2.1.1. Chuẩn bị phối liệu cordierite:
Sạn cordierite Al
2
O
3
≥ 35%, MgO ≥ 6,5%, ñộ xốp dưới 4,5%, cỡ hạt ≤ 0,5
mm của hãng GMI Co., Ltd. Foshan, Guangzhou.
18

Các nguyên liệu còn lại ñược sử dụng trong thử nghiệm bao gồm MgCO
3

(Việt nam), Al
2
O
3
hoạt tính (Yuejiang), Zirconium Silicate (South Africa),
Sét Trúc thôn (Việt nam) ñược chuẩn bị theo các ñơn phối liệu dưới ñây:
Bảng 4: Thành phần phối liệu gốm bền sốc nhiệt cordierite:
Nguyên liệu [%] C-C70 C-C75 C-C80
Sạn cordierite 70 75 80
MgCO
3
4 4 2
Al
2
O
3
12 7 6

Sét Trúc thôn 12 12 10
Zirconium Silicate 2 2 2

Phối liệu ñược nhiền ướt trong máy nghiền bi ñạt các thông số kỹ thuật:
D = 1.75 g/ml
V = 25 giây (Vicosimet four cup)
R
45
= 0
Hồ phối liệu với các thông số trên ñược lưu 24h, sau ñó khuấy trộn ñều
tạo hình sản phẩm chén nung gốm theo phương pháp ñổ rót trong khuôn
thach cao.
Các thông số kỹ thuật khi ñổ rót:
Thời gian lưu hồ trong khuôn : 12 phút
ðộ dầy trung bình của mộ: 3mm
Khối lượng trung bình của mộc: 80 g
Mộc sau khi tách khuôn ñược sấy khô ñến trọng lượng không ñổi và nung
thử nghiệm trong lò ñiện SiC, tốc ñộ nâng nhiệt 100
0
C/h, lưu 1h tại nhiệt ñộ
từ 1280-1320
0
C. Sản phẩm mẫu sau nung ñược làm nguội tự nhiên ñến nhiệt
ñộ phòng và ñánh giá kết quả.


19

2.1.2. Kết quả và nhận xét ñánh giá:
ðể ñánh giá mức ñộ kết khối của hệ vật liệu, mẫu thử nghiệm ñược tiến

hành nung thử các chu kỳ nung với nhiệt ñộ nung cao nhất 1280 và1320
0
C.
Với chu kỳ nung có nhiệt ñô nung cao nhất 1280
0
C, các mẫu kết khối
khá tốt. Vật liệu có ñộ xốp dao ñộng từ 18% với C-C70 ñến 26% với C-C80.
Ở chu kỳ có nhiệt ñộ nung cao nhất 1320
0
C, mức ñộ kết khối của vật
liệu tăng mạnh.
ðối với mẫu C-C75, do hàm lượng nhôm có trong phối liệu kết dính
thấp hơn C-C70, nên xu hướng xuất hiện pha lỏng trong toàn bộ mẫu sớm rõ
rệt hơn.
So sánh với C-C80, thành phần hóa tính toán ñịnh hướng tổng hợp với tỷ
lệ cordierite/mullite thứ sinh 1:1.2 do ñó, mẫu có ñộ chịu lửa cao hơn ñáng
kể. ðộ xốp tại nhiệt ñộ nung 1280C của mẫu khá cao và nằm trong khoảng
22%, ñộ xốp này giảm xuống 19% khi nung mẫu tại 1320
0
C. Tuy nhiên, với
tỷ lệ và hàm lượng kết dính bổ xung, khả năng kết khối tái kết tinh liên kết
tinh thể cordierite chưa ñược tối ưu. Mẫu C-C80 có xu hướng suy giảm
cường ñộ khi so sánh với C-C70 hoặc C-C75.
Bảng 5: Cường ñộ kháng nén tại 1280 và 1320
0
C
Nhiệt ñộ nung [
0
C] C-C70 C-C75 C-C80
1280 76,30 50,00 56,70

1320 85,10 55,40 57,30

20

30
40
50
60
70
80
90
1280 1320
Nhiệt ñộ [
0
C]
Cường ñộ kháng nén [kg/cm
2
]
C-C70
C-C75
C-C80

Hệ số dãn nở nhiệt trung bình trong khoảng 25-1000
0
C của C-C70, C-
C75 và C-C80 giảm tương ứng ñối với hàm lương cordierite tính toán có
trong thành phần phối liệu. Hệ số này cao nhất ñối với C-C70 và ñạt 5,9.10
-6

0

K
-1
và giảm dần xuống 4,5.10
-6
.
0
K
-1
với phối liệu C-C80.
Do quy trình nấu chảy kim loại của lò nung cao tần cho phép tối ña mỗi
chén nung chứa từ 5-6g kim loại, ñiều ñó ñồng nghĩa với việc cường ñộ cơ
học của vật liệu không mang nhiều ý nghĩa quan trọng. ðặc tính ñược ưu tiên
hàng ñầu ở ñây là chỉ số chịu bền sốc nhiệt. Chỉ số này liên quan mật thiết
ñối với hệ số dãn nở nhiệt, ñộ xốp, hàm lượng pha lỏng và ñộ nhớt pha lỏng
có trong thành phần vật liệu tại nhiệt ñộ làm việc.
Tại nhiệt ñộ 1250
0
C (nhiệt ñộ nấu chảy hợp kim), hàm lượng pha lỏng
chứa trong cordierite còn chiếm một lượng khá ít. Do ñó, ñộ bền chịu sốc
nhiệt của vật liệu phát triển trên nền cordierite trong trường hợp này chủ yếu
phụ thuộc vào hệ số dãn nở nhiệt và ñộ bền cơ lý của vật liệu. Thực nghiệm
kiểm tra sản phẩm chén nung bằng vật liệu cordierite trong ñiều kiện thực tế
sản xuất, ñộ bền ñạt ñược từ 2-3 chu kỳ gia nhiệt nấu chảy kim loại.
Mặc dù ñược biết ñến như một trong những vật liệu chịu bền sốc nhiệt
rất ưu việt, tuy nhiên trong trường hợp sử dụng cordierite làm vật liệu sản
xuất chén nung cho lò nấu chảy kim loại siêu cao tần, khả năng chịu sốc nhiệt
21

của bản thân cordierite không phát huy ñược hoàn toàn ưu thế vốn có. Vật
liệu dù có hệ số dãn nở nhiệt rất thấp, cấu trúc và cấp phối sản phẩm ñược

tính toán một cách chi tiết nhằm tối ưu hóa khả năng chịu bền sốc nhiệt. Sản
phẩm vẫn dễ dàng bị phá hủy chỉ sau 3 chu kỳ nhiệt của lò nung. Sự phá hủy
của vật liệu trong trường hợp này có nguyên nhân do ứng suất phát sinh trong
quá trình dao ñộng xung cao tần vượt quá giới hạn bền mỏi của vật liệu. Sự
phá hủy cấu trúc vật liệu xuất hiện ngay từ trạng thái rắn, hoàn toàn chưa có
dấu vết xuất hiện pha lỏng trong lòng vật liệu.

2.2. Tổng hợp vật liệu hệ Aluminum Titanate (Alutit)
2.2.1. Phối liệu tổng hợp Aluminum Titanate
Cordierite vốn không phải là vật liệu có ñặc tính cơ học cao ở nhiệt ñộ
thường và nhiệt ñộ cao. ðể ñáp ứng tốt ñòi hỏi khắt khe trong quá trình công
nghệ ñặc thù của lò nung siêu cao tần, nhóm thực hiện ñề tài tiếp tục thử
nghiệm ñối với hệ vật liệu alutit siêu bền cơ và sốc nhiệt.
Bảng 6: Thành phần phối liệu alutit thử nghiệm
Nguyên liệu C-AT1 C-AT2 C-AT3
Al
2
O
3
48 53 58
TiO
2
40 35 30
Sét Trúc thôn 12 12 12

Phối liệu ñược nhiền ướt trong máy nghiền bi ñạt các thông số kỹ thuật:
D = 1.85 g/ml
V = 25 giây (Vicosimet four cup)
R
45

= 0
Hồ phối liệu với các thông số trên ñược lưu 24h, sau ñó khuấy trộn ñều
tạo hình sản phẩm chén nung gốm theo phương pháp ñổ rót trong khuôn
thach cao.
22

Các thông số kỹ thuật khi ñổ rót:
Thời gian lưu hồ trong khuôn : 10 phút
ðộ dầy trung bình của mộc: 3 mm
Khối lượng trung bình của mộc: 75 g
Mộc sau khi tách khuôn ñược sấy khô ñến trọng lượng không ñổi và
nung thử nghiệm trong lò ñiện SiC, tốc ñộ nâng nhiệt 100
0
C/h, lưu 1h tại
nhiệt ñộ từ 1400-1430
0
C. Sản phẩm mẫu sau nung ñược làm nguội tự nhiên
ñến nhiệt ñộ phòng và ñánh giá kết quả.
2.2.1. Kết quả và nhận xét ñánh giá:
Thành phần pha lý thuyết tính toán cho alutit trong phối liệu thử nghiệm
dao ñộng từ 90% với C-AT1 giảm dần ñến 60% với C-AT3. Do hàm lượng
Al
2
O
3
có trong thành phần phối liệu khá cao, nhiệt ñộ kết khối của hệ vật liệu
này cũng cao tương ứng. Ở 1400
0
C, các phối liệu C-AT bắt ñầu kết khối,
mức ñộ kết khối tăng dần theo chiều tăng nhiệt ñộ và tại 1430

0
C, C-AT1 kết
khối khá tốt. ðộ hút nước tại nhiệt ñộ này của C-AT1 ñạt 0%, giảm dần ñối
với C-AT2 và C-AT3 tương ứng với 3,5 và 8,1%.
Cường ñộ cơ học tương ứng của các mẫu cũng tăng theo chiều tăng nhiệt
ñộ và có ñạt giá trị cao vuợt trội ñối với mẫu có tỷ lệ hàm lượng mullite cao
trong thành phần phối liệu. Cường ñộ kháng nén của C-AT1 ñạt ñuợc 1350

kg/cm
2
ngay tại nhiệt ñộ nung 1400
0
C khi mẫu chưa thực sự kết khối tốt, ñộ
xốp biểu kiến của C-AT1 lúc này ñang còn nằm ở mức cao trên 7,2%. Cuờng
ñộ cơ học của C-AT1 tăng cao khi mẫu kết khối tốt hơn ở 1430
0
C và ñạt
1720 kg/cm
2
. Tương tự với các phối liệu C-AT2 và 3, cường ñộ cơ học và
nhiệt ñộ kết khối cần thiết tăng tuỳ thuộc hàm lượng Al
2
O
3
có trong phối liệu.
Cường ñộ kháng nén ñạt ñược cao nhất ñối với C-AT2 tại nhiệt ñộ 1430
0
C và
ñạt 1810 kg/cm
2

, ñộ xốp tuơng ứng nhiệt ñộ này của vật liệu giảm xuống còn
3,5%. Phối liệu C-AT3 có ñộ xốp khá cao ở mọi nhiệt ñộ trong dải 1400-
1430
0
C. ðiều ñó chứng tỏ mức ñộ kết khối của vật liệu vẫn chưa ñạt. Cường
ñộ cơ học của nó cũng có xu huớng giảm theo nhiệt ñộ nung.
23

Bảng 8: Tính chất của alutit với chu kỳ có nhiệt ñộ nung cao nhất
1400
0
C
C-AT1 C-AT2 C-AT3
Kháng nén [kg/cm
2
] 1350 1220 980
ðộ xốp [%] 7,2 9,6 12,9

Bảng 9: Tính chất của alutit với chu kỳ có nhiệt ñộ nung cao nhất
1430
0
C
C-AT1 C-AT2 C-AT3
Kháng nén [kg/cm
2
] 1720 1810 1450
ðộ xốp [%] 0 3,5 8,1

Cường ñộ kháng nén
[kg/cm

2
]
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
C-AT1 C-AT2 C-AT3
1400
1430

24

Hệ số dãn nở nhiệt của hệ vật liệu alutit ảnh hưởng khá rõ nét và phụ
thuộc nhiệt ñộ nung. ðiều này hoàn toàn dễ lý giải do ảnh hưởng của tỷ lệ
thành phần pha tinh thể kết tinh aluminum titanate trong vật liệu. Ở nhiệt ñộ
kết khối, alutit nhận ñược giá trị hệ số giãn nở nhiệt thấp nhất, nằm trong
khoảng 6,8.10
-6
.
0
K
-1
với C-AT1 kết khối tại 1430
0
C. Phối liệu còn lại C-AT2
và 3 ñều có giá trị hệ số giãn nở nhiệt khá cao do chưa ñạt ñược ñộ kết khối

cần thiết.
Việc thử nghiệm thực tế ñộ bền chịu sốc nhiệt ñối với chén nung trong
lò nấu chảy siêu cao tần cho kết quả tương ñối khả quan. Chu kỳ nâng hạ
nhiệt ổn ñịnh ñạt 3-4 lần ñối với mẫu kết khối C-AT1 và giảm dần ñối với C-
AT2 và 3 tương ứng với 2-3 lần. Sự phá hủy của chén nấu chảy kim loại cũng
có cùng nguyên nhân tương tự như ñối với trường hợp cordierite. Phá hủy có
thể do nguyên nhân từ sự hình thành ứng suất phát sinh do dao ñộng siêu cao
tần vượt quá giới hạn tới hạn bền mỏi. Sự phá hủy này xuất hiện ở trạng thái
rắn, không tồn tại dấu vết pha lỏng.
Mặc dù alutit có hệ số giãn nở nhiệt khá nhỏ, chỉ số bền cơ học tại nhiệt
ñộ thường cũng như nhiệt ñộ cao rất tốt, tuy nhiên hệ vật liệu này cũng không
hoàn ñáp ứng ñầy ñủ yêu cầu của vật liệu bền sốc nhiệt sử dụng cho lò nung
cao tần. Ở ñây ñộ chịu lửa cao, cường ñộ cơ học tốt với hệ số giãn nở nhiệt
nhỏ không hoàn toàn là vấn ñề thiết yếu quyết ñịnh ñến ñộ chịu bền sốc nhiệt.
ðặc trưng của lò nung siêu cao tần sử dụng bức xạ dao ñộng cưỡng bức tần
số cao ñể nấu chảy hợp kim. Do ñó, sự phá hủy vật liệu gốm bền sốc nhiệt
hoàn toàn do nguyên nhân ứng suất tới hạn vượt ngưỡng bền mỏi của vật
liệu.
Nhóm thực hiện ñề tài quyết ñịnh tiếp tục thử nghiệm ñối với hệ vật liệu
bền nhiệt trên cơ sở thành phần chính là thủy tinh thạch anh, hệ vật liệu bền
nhiệt theo cơ chế biến dạng dẻo tại nhiệt ñộ làm việc với ñộ nhớt pha lỏng rất
lớn.
Ngoài thủy tinh thạch anh thường ñược sử dụng như một trong những
thành phần chính của vật liệu gốm chịu lửa bền nhiệt, hệ vật liệu zirconia ổn