Численное и лабораторное исследование механических и теплофизических характеристик перспективного огнеупорного пористого керамического материала композиционного состава MgO-MgAl2O4

Объект исследования: высокотемпературные пористые керамические материалы на основе шпинели, характеризующиеся низким значением коэффициента теплопроводности и высокой стойкостью к интенсивным термическим нагрузкам. Цель работы: выявление методами экспериментального изучения и компьютерного моделирования возможностей и механизмов повышения комплекса механических и теплофизических характеристик промышленных огнеупорных материалов на основе шпинели при введении технологической операции механической активации добываемых природных компонентов (крупнозернистых порошков) в шаровых мельницах. Методология и методы исследования: механическая активация крупнодисперсных порошков для снижения размеров зерен, гомогенизации порошковой смеси и повышения адгезионной прочности структурных элементов керамики, создание двухмасштабных (мезо-микро) компьютерных моделей перспективных огнеупорных материалов на основе шпинели и их применение для выявления закономерностей и механизмов достижения превосходных механических и теплофизических свойств огнеупоров данного типа. На текущем этапе разработан эффективный способ качественного повышения комплекса эксплуатационных структурно-зависимых характеристик керамических огнеупоров на основе шпинели без внесения дополнительных компонентов, разработаны и валидированы новые компьютерные модели перспективных огнеупорных материалов, синтезированных из механически активированных порошков шпинели. Разработана методика получения количественных оценок параметров дефектной структуры и локальных механических характеристик структурных элементов керамических огнеупоров на основе шпинели. Выявлено влияние параметров зеренной и дефектной структуры на величину теплопроводности и термостойкости изучаемых огнеупоров. Установлены структурные факторы, определяющие превосходные теплоизолирующие свойства синтезированных перспективных огнеупорных керамик. Результаты исследований вносят значимый вклад в создание методологической основы построения и программной реализации цифровых двойников перспективных огнеупорных материалов на керамической основе.