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 XỐP BỀN CƠ
LÀM PHIN LỌC XỈ CHO KIM LOẠI NÓNG CHẢY Chủ nhiệm đề tài: DƯƠNG HẢI HOÀN


ña mức ñộ ăn mòn và thẩm thấu của thép và hợp kim nóng chảy nhiệt ñộ cao.
ðây là một sản phẩm gốm kỹ thuật ñặc thù cho ngành ñúc và luyện kim.
Hiện tại, phin lọc xỉ ñã ñược thương phẩm hóa và cung cấp trên thế giới.
Nhưng do công nghệ sản xuất và yêu cầu chất lượng vật liệu cao, giá thành
của phin lọc xỉ hoàn toàn không rẻ, ñặc biệt là khi phin lọc xỉ là sản phẩm sử
dụng một lần, không tái sử dụng.
Vì nhiệt ñộ cao và môi trường làm việc khắc nghiệt, sản phẩm phin lọc xỉ
chế tạo từ vật liệu gốm kỹ thuật yêu cầu các thông số cơ, lý, hóa nhiệt ñặc biệt
ñể ñáp ứng môi trường làm việc ñặc biệt này. Hiện tại trong nước chưa có
một ñơn vị nghiên cứu chuyên ngành vật liệu nào có hướng ñầu tư tiếp cận
nghiên cứu và khai thác tiềm năng của họ vật liệu này. Các doanh nghiệp sản
xuất sản phẩm và chi tiết ñúc chất lượng cao từ thép và hợp kim nóng chảy
2
hàng năm phải nhập một số lượng phin lọc rất lớn nhằm ñáp ứng nhu cầu cấp
thiết cho sản xuất.
Ngoài khó khăn trong việc tổng hợp vật liệu sản xuất phin lọc xỉ, chúng ta
còn phải tập trung giải quyết công nghệ tạo hình cho sản phẩm này. ðộ xốp,
kích thước lỗ và cấu trúc của phin lọc là yếu tố quan trọng quyết ñịnh ñến
chất lượng của sản phẩm ñúc. Việc tạo hình khung cấu trúc ba chiều tăng bền
dạng tổ ong cùng với việc tính toán mật ñộ lỗ xốp tối ưu nhằm ưu tiên ñộ bền
và các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu sẽ có tác ñộng quyết ñịnh tới chất lượng và
ñộ ổn ñịnh của phin lọc.
Mỗi sản phẩm ñúc sẽ yêu cầu sử dụng tối thiểu một chiếc phin lọc xỉ. ðơn
cử một công ty như Công ty TNHH Thép Việt Nhật hàng năm sản xuất hàng
chục ngàn sản phẩm và chi tiết ñúc, nhu cầu sử dụng phin lọc và chất lượng
phin lọc sẽ là yếu tố quyết ñịnh ảnh hưởng trực tiếp ñến chất lượng sản phẩm
của các doanh nghiệp.
1. Mục tiêu của ñề tài:
• Xác ñịnh ñược các loại nguyên liệu dùng ñể sản xuất phin lọc xỉ cho
gang và thép nóng chảy.

phẩm, giảm thiểu tỷ lệ khuyết tật sản phẩm do lẫn xỉ rắn hoặc dẻo, các tạp
chất phi kim loại, vật liệu chịu lửa nồi nấu chảy… gây ra. Việc sử dụng phin
lọc xỉ có ý nghĩa ñặc biệt quan trọng ñối với những chi tiết ñúc ñòi hỏi ñộ
chính xác cao, thành mỏng, yêu cầu ñồng nhất vật liệu và không khuyết tật bề
mặt.
Phin lọc xỉ bao gồm những lỗ xốp hở dạng tổ ong cấu trúc ba chiều zig-
zag với kích thước từ 4-50 lỗ/inch chiều dài tùy thuộc vào loại hợp kim và sản
phẩm ñúc. Hệ vật liệu gốm thường ñược sử dụng chế tạo phin lọc xỉ ñược
phân chia thành 3 nhóm chính tùy thuộc vào thành phần kim loại, nhiệt ñộ
ñúc, cấu trúc sản phẩm và ñộ chi tiết của sản phẩm ñúc, mức ñộ ăn mòn thẩm
thấu của kim loại nóng chảy, khả năng tương tác của vật liệu gốm với kim
loại nóng chảy…
Bảng 1: Hệ vật liệu chế tạo phin lọc xỉ.
Hệ vật liệu Sản phẩm ñúc
Zirconia Thép, hợp kim ñặc biệt, t
0
> 1550
0
C
SiC/SiC liên kết gốm Gang, và các sản phẩm tương ñương
1250
0
C < t
0
< 1450
0
C
Alumina/mullite Nhôm, hợp kim nhôm và kim loại mầu
750
0

ñộ ñến 1650
0
C. Tùy thuộc thành phần khoáng cũng như mức ñộ phát triển và
ổn ñịnh của mullite có trong vật liệu, ñộ bền cơ học của hệ vật liệu này và khả
năng chống chịu sốc nhiệt của chúng cũng ñều ñạt chỉ số cơ lý rất cao.
Tuy nhiên, mức ñộ thấm ướt của gang và thép lỏng nóng chảy ñối với
mullite thường ñược ghi nhận cao hơn ñáng kể so với SiC. Mặc dù phin lọc xỉ
hệ gốm mullite có khả năng ngăn chặn và loại bỏ xỉ nóng chảy rất tốt, nhưng
do mức ñộ thấm ướt cao, vật liệu gốm mau chóng bị xâm thực bởi kim loại
lỏng, biến dạng dẫn tới phá hủy do nhiệt ñộ cao. Dòng kim loại lỏng nóng
chảy sẽ kéo theo các mảnh vụn vật liệu và xỉ nóng chảy bám dính bề mặt vào
sản phẩm ñúc, dẫn ñến tỷ lệ khuyết tật sản phẩm tăng cao [4].
Hiện tượng này trên thực tế lại không xảy ra ñối với nhôm và hợp kim
nhôm nóng chảy. Nhôm và hợp kim nhôm nóng chảy ñược gia công ñúc rót
trong khoảng từ 750-1050
0
C, ñộ thấm ướt bề mặt của nhôm lỏng ñối với
mullite là khá nhỏ. Hơn nữa, mức ñộ tương tác và phản ứng giữa mullite với
xỉ nhôm hầu như không xảy ra. Do ñó, phin lọc xỉ chế tạo trên cơ sở hệ vật
liệu gốm mullite, mullite cao nhôm trái lại, hoàn toàn phù hợp với sản phẩm
ñúc nhôm và hợp kim nhôm [5].
6
ðối với các sản phẩm ñúc gang và thép nóng chảy, thông thường hệ vật
liệu gốm sử dụng ñể chế tạo phin lọc xỉ ñược lựa chọn chủ yếu từ hai hệ
chính: zirconia ổn ñịnh và SiC. Trong ñó hệ vật liệu trên cơ sở nền SiC có thể
sử dụng công nghệ tổng hợp liên kết tái kết tinh dưới sự hỗ trợ của phụ gia
tăng cuờng kết khối hoặc vật liệu tổ hợp SiC liên kết gốm. Vật liệu gốm hệ
Zirconia ñược lựa chọn sử dụng cho ñúc rót các chi tiết và sản phẩm hợp kim
thép ñặc biệt. Với sản phẩm ñúc gang và thép, nhiệt ñộ ñúc dao ñộng trong
khoảng 1320-1450

liệu. Do lượng ñất sét sử dụng trong thành phần ñược hạn chế, ñộ co nung của
hệ vật liệu gốm khá thấp ngay cả trong trường hợp thiêu kết ở nhiệt ñộ cao.
7
ðộ co nung của hệ gốm sử dụng chế tạo phin lọc xỉ ảnh hưởng rất lớn ñến
ñặc tính và cấu trúc của sản phẩm. Do toàn hệ mạng xốp ñược hình thành từ
cấu trúc xốp của polyurethane ñược phủ phối liệu gốm chịu lửa. Khi thiêu kết,
nếu ñộ co nung của vật liệu gốm quá lớn sẽ dẫn ñến tình trạng phá hủy hoặc
sai lệch cấu trúc mạng xốp của phin lọc.
Rất nhiều công trình nghiên cứu, các giải pháp công nghệ ñề cập ñến quá
trình công nghệ chế tạo phin lọc xỉ trên cơ sở hệ vật liệu gốm SiC liên kết
aluminum silicate. Tùy thuộc nhiệt ñộ sử dụng, khối lượng gang hoặc thép
lỏng ñược sử dụng cho một chi tiết ñúc, thành phần hóa và mức ñộ ăn mòn
vật liệu của kim loại lỏng nóng chảy… tỷ lệ SiC sử dụng có thể dao ñộng
trong khoảng từ 50-99,5% trong thành phần phối liệu gốm chế tạo phin lọc xỉ.
Theo Brockmeyer, J., Aubrey, L., và các cộng sự, phin lọc xỉ sử dụng cho
sản phẩm ñúc gang nóng chảy có thể chế tạo thành công từ hệ phối liệu gốm
SiC có tỷ lệ sau [7]:
Bảng 2: Thành phần phối liệu cơ bản ñược công bố:
Nguyên liệu Tỷ lệ [%]
SiC (D
50
=45µm) 65,65
Alumina 24,08
Silica 8,94
Montmonriollite 1,23
Phụ gia 0,1
Hồ phối liệu gốm ñược chuẩn bị từ nguyên liệu ñầu có ñộ mịn nhỏ hơn
45µm và phủ lên vật liệu xốp polyurethane cấu trúc mạng không gian ba
chiều có kích thước 10 lỗ/inch dài. Mẫu mộc tạo hình ñược sấy khô và nung
tại 1370

có trong thành phần pha liên kết ñưa vào phối liệu, bao xung quanh các hạt
SiC hình thành một hệ vật liệu cấu trúc mạng lưới ổn ñịnh và tăng cường
cường ñộ cơ học. Do ñộ bền cơ học ñược cải thiện, hệ vật liệu này cho phép
chế tạo phin lọc gốm với kích thước mỏng hơn khi so sánh với vật liệu SiC
liên kết gốm không sử dụng sợi alumino-silicate tăng cường.
Hồ phối liệu trên chuẩn bị trong máy nghiền bi, ñược bổ xung nước và
ñiện giải và phủ lên vật liệu xốp polyurethane kích thước 50x50x22mm. Mẫu
nhận ñược ñược sấy khô tại nhiệt ñộ 180-190
0
c và nung thiêu kết tại 1200
0
C,
lưu 1h. Mẫu phin lọc xỉ ñược kiểm nghiệm ñạt cường ñộ kháng nén trung
bình 2,7kg/cm
2
.
Mẫu phin lọc ñược thử nghiệm thực tế với gang nóng chảy ñúc tại nhiệt ñộ
1350
0
C ñạt chất lượng yêu cầu [8].
Một hướng tiếp cận hệ vật liệu gốm trên cơ sở nền SiC khác cũng ñược ñặt
mối quan tâm nghiên cứu là hệ SiC tái kết tinh. Theo Adler, J. và các ñồng
nghiệp [9], hệ vật liệu SiC ñược tổng hợp trên cơ sở cấp phối hạt SiC kích
thước từ 10-50µm với hạt siêu mịn kích thước trung bình 2µm, tỷ lệ 40/60.
9
Một lượng nhỏ 0,6% phụ gia tăng cường kết khối boron carbide hoặc
alumium carbide ñược bổ xung trong thành phần phối liệu. Phối liệu cấp phối
ñược chuẩn bị và phủ lên vật liệu xốp polyurethane kích thước 40x40x25mm
với kích thước lỗ xốp 10 lỗ/inch dài. Mẫu thử nghiệm ñược thiêu kết ở 1800-
2300


10
- Trọng lượng phối liệu gốm ñược phủ lên bề mặt xốp polyurethane,
mật ñộ lỗ xốp của vật liệu này, ñược xác ñịnh theo số lỗ/1 inch chiều
dài (ppi), sẽ quyết ñịnh ñộ xốp hở và mật ñộ lỗ xốp của phin lọc xỉ.
Bảng 4: Thành phần hóa cơ bản của vật liệu gốm chế tạo phin lọc xỉ
nhập ngoại:
Sản phẩm SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
ZrO
2
SiC
DH-1803-004
1)
3~8 18~25 ≤ 0,2 - 65~75
CFF-SC
2)
≤ 10 ≥ 22 ≤ 0,5 - ≥ 62
FPCP
3)
10 35 - 2~4 ≥ 50
1)

NHIỆM VỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1. Nhiệm vụ của ñề tài:
- Nghiên cứu, lựa chọn nguồn nguyên liệu sử dụng ñể sản xuất phin lọc
xỉ cho sản phẩm ñúc gang và thép nóng chảy.
- Nghiên cứu công nghệ tạo hình phin lọc xỉ cấu trúc mạng lỗ xốp hở
không gian ba chiều.
- Nghiên cứu các ñặc tính và thông số cơ, lý, hóa của sản phẩm.
- Xác lập bài phối liệu tối ưu.
- Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm
- Kiểm ñịnh các thông số công nghệ và tính năng sản phẩm
- Tiến hành triển khai sản xuất thử
- Thử nghiệm sản phẩm trong ñiều kiện thực tế và ñánh giá kết quả
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:
- Phương pháp nghiên cứu: khoa học và công nghệ thực nghiệm.
- 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 phin lọc xỉ ñúc gang
và thép nóng chảy ñã thương phẩm hóa.
- 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
tối ưu của phối liệu lựa chọn, lựa chọn phối liệu tối ưu.
- Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm phin lọc xỉ kim loại
nóng chảy. Thử nghiệm sản phẩm trong ñiều kiện thực tế sản xuất.
ðánh giá các thông số công nghệ, kết hợp với việc ñiều chỉnh tối ưu


- Sạn Green Silicon Carbide Micropowder #600, hàm lượng trên 98,5%
SiC, kích thước ≤ 25µm. Zhengzhou Xindaxin Science & Technology
Co., Ltd.
- Alumina Micropowder, hàm lượng 99.5%, kích thước ≤ 2µm: Shanghai
Yuejiang Titanium Chemical Manufacturer Co., Ltd.
- Zirconium Silicate, hàm lượng 99,5%: South Africa.
- 92/1734 Clay ball. Doulton & Co., Ltd. England.
- Polyvinyl Alcohol (PVA), CAS No.: 9002-89-5. Zhejiang Cathaya
International Co., Ltd.
- Polyurethane foam 10-15ppi. Dongguan Dihui Foam Sponge Co., Ltd.
2. Nghiên cứu thực nghiệm:
2.1. Chuẩn bị phối liệu:
Với ñịnh hướng tổng hợp hệ vật liệu gốm trên cơ sở SiC liên kết gốm
aluminum silicate chịu lửa, bền sốc nhiệt, tăng cường khả năng chống chịu ăn
mòn và thẩm thấu của xỉ kim loại nóng chảy, nhóm thực hiện ñề tài kế thừa
những thành tựu nghiên cứu khoa học vật liệu ñạt ñược trong thời gian gần

14
ñây, tham khảo và phân tích ñối chứng các chỉ tiêu và thông số công nghệ của
các hãng sản xuất nước ngoài, cùng với việc tính toán lý thuyết và lựa chọn
nguyên liệu ñầu cũng như thành phần hóa phối liệu một cách tối ưu sao cho
sản phẩm thử nghiệm ñạt ñược những chỉ tiêu cơ lý cao nhất có thể trong ñiều
kiện công nghệ hiện có, ñáp ứng các ñòi hỏi khắt khe của thực tế sản xuất tại
các cơ sở.
Thông qua việc khảo sát các chỉ tiêu cơ, lý, hóa, nhiệt của sản phẩm ñối
chứng nhập ngoại, so sánh với ñiều kiện sử dụng thực tế, nhóm thực hiện ñề
tài sơ bộ rút ra ñịnh hướng sau:
- Tỷ lệ và hàm lượng SiC có trong thành phần phối liệu gốm sẽ quyết
ñịnh dải nhiệt ñộ làm việc ổn ñịnh và tăng cường khả năng chống chịu
ăn mòn, xâm thực của xỉ kim loại nóng chảy.


Sản phẩm phin lọc xỉ mộc ñược tạo hình bằng phương pháp nhúng lần lượt
từ 2-3 lần trong hồ phối liệu. Trọng lượng hồ bám dính trên bề mặt tấm xốp sẽ
quyết ñịnh kích thước lỗ xốp và ñộ xốp hở của phin lọc xỉ.
Phin lọc xỉ mộc ñược sấy khô tại nhiệt ñộ từ 100-110
0
C và nung trong lò
ñiện cực SiC trong khoảng nhiệt ñộ từ 1360-1430
0
C. Tốc ñộ nâng nhiệt
100
0
C/h, lưu 1h tại nhiệt ñộ max.
Sản phẩm mẫu thu ñược sau nung ñược kiểm tra và ñánh giá các chỉ tiêu
cơ, lý, hóa, ñộ bền thấm xỉ và ñộ chịu lửa.
Bảng 6: Tỷ lệ phối liệu vật liệu gốm chế tạo phin lọc xỉ:
Nguyên liệu [%] FS-60 FS-65 FS-70 FS-75
SiC

60 65 70 75
Sét Doulton 17 12 7 7
Alumina hoạt tính

15 15 15 10
Zirconium Silicate 8 8 8 8

16
Bảng 7: Thành phần hóa phối liệu gốm chế tạo phin lọc xỉ:
Thành phần [%] FS-60 FS-65 FS-70 FS-75
SiO

chuẩn bị trong máy nghiền bi với ñộ ẩm từ 31-33% trong 8h. Tỷ lệ
bi/liệu=1/1. PVA 2,5% ñược bổ xung nhằm hỗ trợ khả năng lưu biến, chống
lắng và tăng cường cường ñộ phối liệu mộc bám dính trên bề mặt xốp
polyurethane. Dung dịch potassium silicate 5‰ ñược sử dụng ñể ñiều chỉnh
ñộ linh ñộng của hồ phối liệu gốm SiC.
Xốp polyurethane sử dụng cho chế tạo thử nghiệm phin lọc xỉ có cấu trúc
kếnh xốp hở ba chiều liên kết chéo, kích thước 75x75x25mm, mật ñộ 10ppi.
Trọng lượng hồ phối liệu bám dính trên bề mặt mẫu sau khi sấy khô ñược
kiểm tra và khống chế trong giới hạn từ 80-81g/mẫu nhằm chế tạo vật liệu
phin lọc xỉ có ñộ xốp hở trung bình ñồng ñều khoảng 80%, khối lượng thể
tích phin lọc xỉ cấu trúc lỗ xốp hở có mật ñộ 10ppi ñạt khoảng 0,55g/cm
3
.
ðộ nhớt và tỷ trọng hồ phối liệu ñược kiểm tra bằng viscometter 100ml
tiêu chuẩn. Ảnh hưởng của ñộ ẩm ñến khả năng linh ñộng của hồ và cường ñộ
phối liệu mộc bám dính lên vật liệu xốp polyurethane, trọng lượng phối liệu
và mức ñộ ñồng ñều của phối liệu khi bám dính trên bề mặt xốp ñược nghiên
cứu và ñánh giá kết quả.

17
Bảng 8: Ảnh hưởng tính chất hồ phối liệu ñến khả năng tạo hình.
ðộ ẩm tương ñối: 28% FS-60 FS-65 FS-70 FS-75
ðộ nhớt hồ phối liệu [s] 47 47 45 44
Tỷ trọng hồ phối liệu [g/cm
3
] 2,11 2,11 2,14 2,14

ðộ ẩm tương ñối: 32% FS-60 FS-65 FS-70 FS-75
ðộ nhớt hồ phối liệu [s] 36 35 34 34
Tỷ trọng hồ phối liệu [g/cm

thường phải kéo khá dài.
ðể phối liệu hồ có khả năng bám dính tốt và ñồng ñều trên bề mặt vật liệu
xốp polyurethane, ñộ linh ñộng của hồ phối liệu cần ñược ñiều chỉnh trong
khoảng từ 34-36s tương ñương với ñộ ẩm tương ñối khoảng 31-33%. Mẫu
xốp polyurethane kích thước 75x75x25mm, 10ppi ñược nhúng trong huyền
phù phối liệu gốm từ 2-3 lần. Trọng lượng hồ phối liệu sau khi sấy khô bám
dính trên bề mặt xốp trung bình dao ñộng trong khoảng 80-81g/mẫu. Hồ phối
liệu bám dính tốt, ñồng ñều, cường ñộ cao và không gây khuyết tật trên toàn
bộ cấu trúc xương xốp của polyurethane.
2.3. ðánh giá mức ñộ kết khối của vật liệu gốm chế tạo phin lọc xỉ:
Mẫu thử nghiệm phin lọc xỉ kim loại nóng chảy ñược tạo hình từ khung
cấu trúc xốp polyurethane kích thước 75x75x25mm, mật ñộ lỗ xốp 10ppi,
trọng lượng phối liệu phủ 80-81g/mẫu và ñược nung thiêu kết trong lò ñiện
cực SiC tại nhiệt ñộ 1360, 1400 và 1430
0
C, tốc ñộ nâng nhiệt 100
0
C/h, lưu tại
nhiệt ñộ cao 1h.
Tại nhiệt ñộ 1360
0
C, FS-60 và 65 bắt ñầu có biểu hiện kết khối, ñộ xốp vật
liệu lần lượt nằm trong khoảng 7,6 - 7,9%, khối lượng thể tích ñạt 2,63g/cm
3
.
Các phối liệu còn lại do tỷ lệ hàm lượng sét có trong phối liệu khá thấp, mức
ñộ kết khối tương kém hơn. Hơn nữa, tổng tỷ lệ alumina trong thành phần pha
liên kết kết khối khá cao, do ñó các mẫu FS-70 và 75 ñều ñòi hỏi nhiệt ñộ kêt
khối cao. ðộ xốp và khối lượng thể tích trung bình của FS-70 và 75 lần lượt
ñạt 14,6 – 17,2%, khối lượng thể tích lần lượt ñạt 2,31 – 2,40g/cm

C, ñộ kết khối và khối lượng thể tích của FS-70 và 75 ñược cải
thiện tốt hơn ñáng kể khi so sánh với nhiệt ñộ nung tại 1360
0
C. ðộ xốp lần
lượt ñạt ñược cho phối liệu FS-70 và 75 là 9,2 và 10,1%; khối lượng thể tích
nằm trong khoảng 2,70 và 2,68g/cm
3
.
Bảng 9: ðộ xốp và khối lượng thể tích của hệ vật liệu trên nền SiC
Thiêu kết tại 1360
0
C FS-60 FS-65 FS-70 FS-75
ðộ xốp [%] 7,60 7,90 14,60 17,20
Khối lượng thể tích [g/cm
3
] 2,63 2,63 2,40 2,31

Thiêu kết tại 1400
0
C FS-60 FS-65 FS-70 FS-75
ðộ xốp [%] 3,75 4,30 9,20 10,10
Khối lượng thể tích [g/cm
3
] 2,72 2,75 2,70 2,68

Thiêu kết tại 1430
0
C FS-60 FS-65 FS-70 FS-75
ðộ xốp [%] 2,20 2,40 3,61 3,84
Khối lượng thể tích [g/cm

Nhận xét:
- Nhiệt ñộ kết khối phụ thuộc tỷ lệ hàm lượng SiC có trong thành phần
phối liệu, tỷ lệ hàm lượng alumina tham gia quá trình tổng hợp pha liên
kết kết tinh tinh thể thứ sinh của chất liên kết. Hàm lượng phụ gia
zircon tăng cường cường ñộ và ñộ bền sốc nhiệt cũng góp phần làm
tăng nhiệt ñộ kết khối của hệ vật liệu.
- Nhiệt ñộ bắt ñầu kết khối ñối với các hệ phối liệu sử dụng chế tạo phin
lọc xỉ với tỷ lệ SiC từ 60-75% tham gia trong thành phần tạo khung cấu
trúc chịu lửa ổn ñịnh của vật liệu bắt ñầu từ 1360
0
C và kết thúc tại
1430
0
C tùy từng phối liệu.
- Phối liệu FS-60 và 65 kết khối tốt tại nhiệt ñộ 1400
0
C. Trong khi ñó,
phối liệu FS-70 và 75 kết khối tốt tại 1430
0
C. Tại nhiệt ñộ kết khối, cấu
trúc vật liệu xít ñặc, ñộ xốp thấp và khối lượng thể tích tăng cao. Hệ vật
liệu ổn ñịnh và tiếp tục ñược thử nghiệm các chỉ tiêu cơ, lý, nhiệt.
- Phối liệu gốm chế tạo phin lọc xỉ cho kim loại nóng chảy thiêu kết tại
nhiệt ñộ ngoài khoảng 1360-1430
0
C ñều không ñạt ñược các chỉ tiêu cơ
lý yêu cầu dành cho phin lọc xỉ.
2.4. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ nung ñối với ñộ bền cơ học phin lọc xỉ:
ðộ bền kháng uốn và ñộ bền kháng nén của vật liệu gốm chế tạo phin lọc
xỉ cho kim loại nóng chảy là một trong những chỉ tiêu quan trọng. Nó phản

C FS-60 FS-65 FS-70 FS-75
Cường ñộ kháng uốn [kg/cm
2
] 2,5 2,0 - -
Cường ñộ kháng nén [kg/cm
2
] 8,5 8,5 - -

Thiêu kết tại 1400
0
C FS-60 FS-65 FS-70 FS-75
Cường ñộ kháng uốn [kg/cm
2
] 3,1 2,8 3,5 3,5
Cường ñộ kháng nén [kg/cm
2
] 11,0 10,0 9,4 8,0

Thiêu kết tại 1430
0
C FS-60 FS-65 FS-70 FS-75
Cường ñộ kháng uốn [kg/cm
2
] 4,2 5,0 6,1 5,0
Cường ñộ kháng nén [kg/cm
2
] 12,0 12,3 12,4 10,1
Do ñộ cấu tạo mạng lưới lỗ xốp của phin lọc xỉ kim loại nóng chảy ñược
hình thành từ vật liệu xốp polyurethane có cấu trúc mạng lưới ba chiều, các
mắt lưới liên kết chặt chẽ, liên tục và dàn ñều tải trọng. Kiểu cấu trúc này về

Với nhiệt ñộ nung cao hơn tại 1400
0
C, do phối liệu FS-60 và 65 ñã ñạt
ñược ñộ kết khối tối ưu. Do ñó, cường ñộ cơ học của hệ vật liệu chế tao phin
lọc xỉ cũng ñược cải thiện ñáng kể. Cường ñộ kháng nén của chúng lần lượt
ñạt ñược mức 11kg/cm
2
ñối với FS-60 và 10kg/cm
2
ñối với FS-65. Cường ñộ
kháng uốn của hai hệ này cũng ñồng thời tăng theo chiều tăng của nhiệt ñộ.
Trong khi ñó, hai hệ FS-70 và 75 có hàm lượng SiC khá cao, tỷ lệ alumina
tham gia trong thành phần tạo pha liên kết hạt SiC khá cao, do ñó chưa ñạt
nhiệt ñộ kết khối tối ưu. Cường ñộ cơ học của cả hai hệ này, mặc dù tăng
nhưng vẫn còn nằm trong giới hạn thấp. Giá trị cường ñộ kháng nén ñạt ñược
9,4kg/cm
2
ñối với FS-70 và giảm xuống 8,0 ñối với FS-75 do thành phần phối
liệu FS-75 chứa hàm lượng SiC cao hơn cộng với hàm lượng pha gốm liên kết
ít hơn ñáng kể so với các phối liệu còn lại.
Khảo sát các phối liệu tại nhiệt ñộ nung 1430
0
C cho kết quả khá khả quan.
Cường ñộ cơ học của tất cả các hệ vật liệu ñều tăng ñáng kể. Nguyên nhân rất
dễ nhận thấy ở ñây là do cả bốn hệ vật liệu ñã bắt ñầu ñạt ñược ñộ kết khối
cao. Cấu trúc vật liệu trở nên xít ñặc, ñộ xốp khá thấp và mức ñộ phát triển
cũng như tỷ lệ hàm lượng pha tinh thể kết tinh ñịnh hướng liên kết cao cùng
với chiều tăng của nhiệt ñộ.
Tại 1430
0