Est-ce que plus la porosité du corindon tabulaire est faible, mieux c’est ?
La porosité du corindon tabulaire n’est pas une constante absolue : plus elle est faible, mieux c’est ; elle doit être évaluée de manière exhaustive en fonction du scénario d’application spécifique et des exigences de performance du cœur . Son niveau affecte directement des indicateurs clés tels que la conductivité thermique, la résistance mécanique et la résistance à la corrosion du matériau, et les exigences en matière de porosité varient considérablement selon les scénarios.
1. Tout d’abord, clarifions : qu’est-ce que la « porosité » du corindon tabulaire ?
Le corindon tabulaire est un matériau réfractaire composé d’alumine α (Al₂O₃) de haute pureté frittée à haute température. Il contient un certain nombre de pores (ouverts et fermés). La porosité désigne généralement la « porosité volumique » (le pourcentage du volume des pores dans le volume total du matériau) et constitue l’un des principaux indicateurs de la compacité de sa microstructure.
2. Avantages de la « faible porosité » : Dans quels scénarios une faible porosité est-elle nécessaire ?
Lorsque le scénario d’application présente des exigences élevées en matière de résistance à la corrosion, de résistance mécanique élevée et de faible conductivité thermique (dans certains cas) , le corindon tabulaire à faible porosité est plus avantageux. Exemples de scénarios typiques :
- Industrie sidérurgique : Briques/bétons pour revêtement de poches et
de répartiteurs. L’acier et le laitier en fusion sont hautement corrosifs. Une faible porosité réduit la présence de canaux à l’intérieur du matériau, ce qui limite la pénétration du laitier et l’érosion de l’acier en fusion, prolongeant ainsi la durée de vie des briques de revêtement. Parallèlement, cette faible porosité améliore la résistance du matériau à température ambiante et à haute température, prévenant ainsi l’écaillage dû à une structure lâche à haute température. - Fusion de métaux non ferreux : Revêtements des fours d’affinage et des cellules électrolytiques.
Les métaux non ferreux en fusion (par exemple, l’aluminium, le cuivre) et les électrolytes sont sujets à la pénétration. Une faible porosité réduit le risque de corrosion par pénétration et améliore la résistance aux chocs thermiques du matériau (minimisant ainsi la concentration des contraintes thermiques induites par les pores). - Fours à haute température : Briques réfractaires pour zones de cuisson à haute température
Les matériaux à faible porosité ont une compacité plus élevée, peuvent supporter des charges à haute température supérieures à 1700°C et réduisent le retrait volumique à haute température (faible retrait à la recuisson), garantissant la stabilité structurelle du four.
3. Nécessité d’une « porosité élevée » : dans quels scénarios une faible porosité est-elle inadaptée ?
Lorsque le scénario d’application exige une résistance aux chocs thermiques, une isolation thermique et une perméabilité à l’air , une compacité excessive (porosité trop faible) devient un inconvénient. Dans ce cas, le corindon tabulaire à porosité moyenne à élevée est privilégié :
- Scénarios nécessitant une résistance élevée aux chocs thermiques : Portes et pièces de four soumises à des chauffages/refroidissements rapides
. Les matériaux à faible porosité présentent une conductivité thermique élevée. Lors d’alternances de chaud et de froid à haute température, les écarts de température importants entre l’intérieur et l’extérieur génèrent facilement d’importantes contraintes thermiques, provoquant la fissuration du matériau. À l’inverse, une porosité moyenne à élevée (généralement de 15 à 25 %) peut amortir les contraintes thermiques grâce aux pores, améliorant ainsi la résistance aux chocs thermiques (par exemple, pour le revêtement des briques de la zone de trempe des fours à céramique). - Scénarios d’isolation thermique : Couches isolantes pour fours haute température.
Les pores (en particulier les pores fermés) bloquent le transfert de chaleur. Le corindon tabulaire à forte porosité (souvent associé à des granulats légers) présente une conductivité thermique plus faible et de meilleures performances d’isolation. L’utilisation de matériaux à faible porosité entraînerait une dissipation thermique rapide du four et une augmentation de la consommation d’énergie. - Scénarios nécessitant une perméabilité à l’air : Matériaux filtrants et briques perméables.
Dans des applications telles que la filtration de métaux non ferreux en fusion et le brassage d’acier en fusion par injection de gaz, le matériau nécessite un certain niveau de perméabilité à l’air. À ce stade, la porosité doit être maintenue dans une plage raisonnable (par exemple, 20 %-30 %) pour garantir un passage du fluide sans fuite. Une faible porosité obstruerait directement les canaux perméables à l’air.
