卵殻粉末の前処理における実験室用高温炉の機能は何ですか？ Aa6061複合材料の最適化

この文脈における実験室用高温炉の主な機能は、生の有機卵殻を熱的に変換して安定した炭化強化粒子にすることです。具体的には、炉は2段階の熱処理を実行します。まず低温で材料を乾燥させて水分を除去し、次に600°Cで炭化させて揮発性有機成分を除去します。

卵殻粉末を高温環境に継続的にさらすことで、炉は生体廃棄物を硬化した炭化強化相に変換し、AA6061アルミニウム合金複合材料の機械的特性の向上に不可欠なものとなります。

熱処理ワークフロー

高温処理を開始する前に、原料を安定させる必要があります。炉は通常、約40°Cの低温ベーキング段階でプロセスを開始します。

このステップは、有機原料からの初期水分含有量を除去するために重要です。これにより、粉末は第2段階のより過酷な熱応力に備えられます。

炉の主な機能は第2段階で発生し、温度は600°Cに上昇します。

この温度で材料を4時間継続して保持します。この特定の熱プロファイルは、炭化プロセスを実行するように設計されており、卵殻粉末の構造を化学的に変化させます。

生の卵殻には、金属マトリックス複合材料に適さないさまざまな炭素質有機元素が含まれています。

600°Cの環境は、これらの有機不純物を燃焼または揮発させるのに役立ちます。この精製により、最終的な材料が製造の後半で溶融アルミニウムに導入されたときに、劣化したり予期せぬ反応を起こしたりしないことが保証されます。

この炉処理の最終目標は、「炭化粒子」を生成することです。

生の殻とは異なり、これらの粒子は熱的に安定しています。これらはアルミニウムマトリックス内の強化相として機能し、最終的なAA6061複合材料の機械的特性の向上に直接貢献します。

アルミニウム複合材料に使用される炭化と、他の用途に使用されるか焼の特定の目標を区別することが重要です。

アルミニウム複合材料の場合、炭化粒子を作成するための目標温度は600°Cです。

炉の温度が大幅に上昇した場合（例：900°C）、プロセスは炭化からか焼に移行します。

900°Cでは、炭酸カルシウム（卵殻の主成分）は酸化カルシウム（CaO）に分解されます。吸着材としては有用ですが、この化学変化は材料特性を完全に変化させ、説明されているAA6061強化材に必要な炭化目標から逸脱します。

材料準備の成功を確実にするには、炉のパラメータを特定の化学目標に合わせる必要があります。

AA6061アルミニウム合金の強化が主な目的の場合：炭酸カルシウムが酸化カルシウムに分解されることなく炭化を達成するために、600°Cで4時間厳密に制御された温度を維持してください。
吸着材の作成が主な目的の場合：材料を完全に焼成し、酸化カルシウム（CaO）に変換するには、900°Cのより高い温度が必要になります。

熱プロファイルの精度は、高性能複合強化材と化学的に適合しないフィラーを作成するとの違いです。

プロセス段階	温度	期間	主な機能
水分除去	40°C	初期段階	生有機粉末の安定化と乾燥
炭化	600°C	4時間	有機元素の除去；強化粒子を作成
か焼（オプション）	900°C	N/A	吸着用途のための酸化カルシウム（CaO）への変換

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Chaman Lal, Vedant Singh. Fabrication and Sliding Wear Characterization of Eggshell Particulate Reinforced AA6061 Alloy Metal Matrix Composites. DOI: 10.24874/ti.1483.05.23.08

この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Furnace ナレッジベース .