納米氧化鋁Al2O3在耐火材料里的應(yīng)用及作用

　　13305631332, 13305631650，qq:524915046

　　磁性材料窯爐對(duì)所用耐火材料的質(zhì)量要求很高，故長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)磁性材料生產(chǎn)廠用的耐火材料主要依賴從日本、德國(guó)進(jìn)口，價(jià)格十分昂貴。本試驗(yàn)選用原料為骨料，通過(guò)配方和生產(chǎn)工藝的試驗(yàn)，研制出了抗熱震抗侵蝕性能優(yōu)良、強(qiáng)度高、效果好、使用壽命長(zhǎng)的承燒座。

　　原材料的選擇考慮到承燒座使用條件苛刻，選用材質(zhì)除具有強(qiáng)度高、熱震穩(wěn)定性好、抗侵蝕性強(qiáng)等特性外，還要對(duì)承燒座的偏轉(zhuǎn)磁芯無(wú)污染。經(jīng)過(guò)反復(fù)比較，終選擇莫來(lái)石)剛玉為所要研制承燒座的理想材質(zhì)。

　　天然莫來(lái)石很少，一般采用人工合成。由于莫來(lái)石具有良好的高溫力學(xué)、高溫?zé)釋W(xué)性能，使合成莫來(lái)石及其制品具有較高的密度和純度，較低的熱傳導(dǎo)系數(shù)和熱膨脹系數(shù)，高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，高溫蠕變率低，抗熱震性和化學(xué)侵蝕性強(qiáng)，熔點(diǎn)高等優(yōu)點(diǎn)。剛玉彈性好，熔點(diǎn)高，在高溫下具有良好的耐磨、抗化學(xué)侵蝕性和體積穩(wěn)定性，硬度大，耐火度高。另外，莫來(lái)石晶體一般為柱狀或棱柱狀，剛玉晶體一般為粒狀，將莫來(lái)石、剛玉按一定比例配合，構(gòu)成莫來(lái)石)剛玉復(fù)合材料，由于莫來(lái)石、剛玉具有上述優(yōu)良的性能，且對(duì)燒成產(chǎn)品無(wú)污染，故莫來(lái)石)剛玉承燒座能滿足磁性材料窯爐1的使用要求。

　　試驗(yàn)研制的耐火材料以莫來(lái)石為主晶相，在設(shè)計(jì)配方時(shí)盡量使材料中生成更多的莫來(lái)石相，另外，選擇合理的顆粒級(jí)配是很關(guān)鍵的一步。

　　莫來(lái)石系的高溫力學(xué)性能做過(guò)研究，提出了此兩晶相結(jié)合具有力學(xué)性能的比例為75B25和25B75，并指出這是由于兩晶相在此比例下，晶體相互交織充填的結(jié)果。因此，本試驗(yàn)選用合成莫來(lái)石和電熔剛玉質(zhì)量比為3B1作為坯體骨料進(jìn)行試驗(yàn)，采用四級(jí)顆粒料級(jí)配，在骨料顆粒的大小和級(jí)配上先作了大量的實(shí)驗(yàn)研究，為了進(jìn)行對(duì)比，骨料全部選擇為莫來(lái)石或剛玉進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明，顆粒料中莫來(lái)石與剛玉質(zhì)量比為3B1時(shí)，試樣的抗熱震性能好。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，獲得了幾組較合理的顆粒級(jí)配。

　　添加劑及其加入量的選擇本試驗(yàn)選用納米級(jí)a-Al2O3粉(型號(hào)VK-L30)、蘇州土、紅柱石精礦粉、鋯英石粉作為添加劑。它們的作用如下：納米a-Al2O3粉能與承燒座中的游離SiO2起反應(yīng)形成二次莫來(lái)石，從而提高產(chǎn)品的使用壽命。這是因?yàn)殍F氧體內(nèi)的Mn、Zn、Fe等在高溫下會(huì)揮發(fā)，易與承燒座中的游離SiO2起反應(yīng)，導(dǎo)致承燒座被腐蝕而開(kāi)裂，從而嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的使用壽命，因此設(shè)計(jì)配方時(shí)必須考慮讓游離SiO2的含量減少到不易與以上各物質(zhì)反應(yīng)的程度。另外，加入納米A-Al2O3粉和蘇州土可以提高基質(zhì)原料的活性，改善坯體的成形性能，提高制品的燒結(jié)反應(yīng)能力。

　　試驗(yàn)表明，試樣熱震后的殘余強(qiáng)度保持率隨鋯英石粉加入量的增加逐漸增大，超過(guò)5%后又減少。研究表明，加入5%的鋯英石粉，經(jīng)過(guò)高溫?zé)珊?，ZrSiO4已經(jīng)分解，并與納米氧化鋁(VK-L30,30納米)反應(yīng)生成ZrO2聚結(jié)體和莫來(lái)石，ZrO2聚結(jié)體在基質(zhì)中分布均勻，交織在柱狀莫來(lái)石的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。這樣，宏觀上形成了ZrO2彌散的分布，微觀上形成了ZrO2聚結(jié)體的一種強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，從而提高材料的抗熱震性。