碳化硅导热率高，热膨胀系数小，难于被钢液及熔渣浸润，且其在高温下的氧化属于保护型氧化，抗氧化能力明显优于碳素材料。因此，将刚玉与碳化硅复合制备出一种很有发展前途的耐火材料，在冶金、建材等领域具有广泛的用途。但是，刚玉属离子键型化合物，碳化硅属共价键型化合物，因此要得到直接结合烧结良好且强度较高的 Al2O3-SiC 复合材料是很困难的。 本研究旨在通过优化颗粒级配，调整水泥和复合微粉的加入量制得常温强度和高温强度都较高的刚玉碳化硅浇注料。
2.1 试验原料
试验所使用的原料是以棕刚玉为骨料，碳化硅、水泥、uf-SiO2、α-Al2O3 为基质，主要原料的分析结果如表1所示。
2.2 试验方案
首先研究了颗粒级配对加水量、 气孔率和体积密度的影响，以确定最佳颗粒级配。然后在此基础上研究了水泥和复合微粉的加入量对浇注料的常温强度和高温强度的影响。
2.3 试样制备
试验用浇注料的骨料采用≤1mm、1 ~3mm、3~5mm 三级粒度。骨料和粉料的质量比63~70∶ 37~30。将配好的料在搅拌机中干混 2min，再加水混炼3min，在振动台上振动成型为40mm × 40mm×160mm 的条状试样，带模养护24h后脱模，于110℃烘干24h。取部分烘干后的条状试样分别检测1 600℃保温3h 处理后的耐压强度和1 500℃保温0.5h的高温抗折强度。
3 结果与讨论
3.1 颗粒级配对物理性能的影响
浇注料的致密程度和流动性跟颗粒级配密切相关，而最佳的颗粒级配又随骨料种类、临界粒度的大小和基质组成的不同而不同，最合适的颗粒级配应该由试验确定。本试验选择了5 种不同的颗粒级配，细粉部分全部相同，颗粒级配的试验配方如表2所示。
3.2 水泥加入量对高温强度的影响
首先选择两组水泥加入量，一组加 4%，一组加5%，各组中的uf-SiO2和α-Al2O3有所调整。试验结果显示，所有配方的常温耐压强度都大于80MPa， 但1 500℃下保温0.5h的高温抗折强度均小于1MPa，这说明水泥的加入量太大。为了验证水泥对高温抗折强度的确切影响，又进行了一组试验。试验方案为：将水泥量从1%逐渐增大到6%，α-Al2O3 固定不变，碳化硅的加入量固定为16%， uf-SiO2的量随水泥量而调整以保持基质总量不变。试验结果如图2所示。
由图2可知，随着水泥量的增加，高温抗折强度逐渐减小，水泥加入量为1%和2%的试样，高温抗折强度值为3.5MPa和2.4MPa常温耐压强度为39.8MPa和89.5MPa。由此可以初步确定，水泥的加入量小于2%为宜因为随着水泥加入量的增加，高温下生成的钙长石、黄长石等低熔物增加， 从而导致高温抗折强度降低。
3.3 复合微粉加入量对强度的影响
本浇注料属于低水泥系列，难点在于既要在1500℃保温0.5h 后获得较高的高温抗折强度值，又要具有较高的烘干耐压强度。因为烘干耐压强度主要来源于水泥的水化，为了得到较高的烘干耐压强度，势必要加入较多的水泥，而较多的水泥又会使高温下的液相量增加，使高温抗折强度下降， 前期的试验工作已经证实了这一点。为了解决这个矛盾，必须在优化基质上下功夫，也就是 uf-SiO2 和 α-Al2O3 复合微粉的加入量要进行严格的控制，既要发挥uf-SiO2的结合作用来增加强度，又要控制高温下的液相量使高温抗折强度达标。 本试验将水泥的加入量定为2%，考察复合微粉的加入量对常温耐压强度和高温抗折强度的影响， 试验结果示于图3
由图3可以看出，随着复合微粉加入量的增加，烘干耐压强度和高温抗折强度都逐渐增加，这是因为复合微粉中的 uf-SiO2 具有结合作用，而且复合微粉的粒径很小，在浇注料中可填充孔隙，降低显气孔率，而气孔对材料的强度有关键的影响作用，气孔不仅减少了负荷面积，而且在气孔邻近区域应力集中，减弱材料的负荷能力。上述两方面的共同作用， 使烘干耐压强度增加。 高温抗折强度增加的原因， 应该是微粉的致密化作用，当然还有基质被强化的原因。
3.4 复合微粉中 uf-SiO2 和 α-Al2O3 的比例对高温抗折强度和烘干耐压强度的影响
由图3可知，当复合微粉的加入量为15%时，烘干耐压强度和高温抗折强度值最高。固定复合微粉的加入量为 15%， 改变复合微粉中uf-SiO2 和 α-Al2O3 的比例，图4示出uf-SiO2/α-Al2O3 不同比值的高温抗折强度和烘干耐压强度。
由图4可知，当uf-SiO2/α-Al2O3比值为S3∶ A3时，高温抗折强度值最大，达3.9MPa。这是因为uf-SiO2/α-Al2O3 比值为S3 ∶A3时，基质中Al2O3 的含量提高，生成了高耐火度的物相。