冶炼和高温工业的发展对耐火材料和高温陶瓷的性能提出了更苛刻的要求,高温下使用性能优良、质量稳定的材料受到国内外越来越多的重视。刚玉-莫来石复相材料由于集合了刚玉和莫来石的优点,具有较好的高温性能、机械强度、耐磨性、抗蠕变性、抗热震性和低导热等性能,因此在高温领域应用极为广泛,窑具、低蠕变砖、高炉陶瓷杯砌体和承烧板等制品大多采用此种材质。
目前对刚玉-莫来石材料的原料配比、基质、烧成温度和保温时间以及添加剂等影响因素的研究较多,其目的是改善刚玉-莫来石材料的性能。在实际使用过程中,刚玉-莫来石材料要承受多次冷热循环,因此抗热震性尤为重要。在刚玉-莫来石材料中,添加纤维、金属铝粉、锆英石、硅微粉、铝微粉、硅铝凝胶等借助纤维增韧、氧化锆相变增韧、晶须增韧、改善显微结构形成坚固的网络状骨架以及颗粒弥散增韧等途径来提高抗热震性。当前提高抗热冲击性和高温断裂性能是刚玉-莫来石材料研究的重点。
将对刚玉-莫来石材料添加不同量α-Al2O3微粉,在不同温度下烧结,通过对其物理性能进行检测,来研究α-Al2O3微粉含量对刚玉-莫来石材料物理性能和显微结构的影响机理。
1、讨论α-Al2O3微粉添加量对刚玉-莫来石材料的物理影响
α-Al2O3微粉含量不同的添加试样,经1600 ℃高温烧成及热震处理后,对其进行体积密度、显气孔率、耐压强度及抗折强度检测,结果可知,试样经1600 ℃烧成后,体积密度先增加后降低,而气孔率先降低后增加,在α-Al2O3微粉含量8%时达到最优,在α-Al2O3微粉含量超过10%后,其没有明显变化。当刚玉-莫来石材料颗粒配比达到致密堆积后,细粉的含量增多时,经1600 ℃烧成后产生收缩,使材料体积密度降低,气孔增多。随着刚玉-莫来石材料中α-Al2O3微粉含量的增加,常温耐压强度降低,当含量大于10%时,耐压强度几乎保持不变。试样热震后耐压强度低于常温耐压强度,当试样中α-Al2O3微粉含量为8%时,热震后耐压强度最大。可以看出,刚玉-莫来石材料中α-Al2O3微粉含量增加,高温抗折强度略有增大,当α-Al2O3微粉含量大于8%时,其对高温抗折强度几乎不变。刚玉-莫来石材料中α-Al2O3微粉含量从8%增加到10%,试样热震后抗折强度降低,当α-Al2O3微粉含量继续增加或减少时,强度变化较小。
α-Al2O3 微粉含量对刚玉-莫来石材料强度的影响分析可知: 随着α-Al2O3微粉含量从8%增加至10%时,试样强度降低较明显,主要是因为8%的α-Al2O3 微粉使材料达到致密化,在1600 ℃烧成后,产生陶瓷结合,且细粉烧结产生收缩可以释放应力,因此强度较大; 但当 α-Al2O3 微粉含量达到10%时,细粉烧成收缩较大,产生的微裂纹和气孔降低了材料的强度。
2、总结;综上所述,不同 α-Al2O3 微粉含量的刚玉-莫来石材料经 1600 ℃ 烧成后,α-Al2O3 微粉含量为8%时,刚玉-莫来石材料的气孔率较低、强度较大,抗热震性较好。