莫來石磚抗熱震性能的提高
通過在A12O3-SiO2系磚中引入ZrO2改善莫來石的組織結(jié)構(gòu)，可提高莫來石的抗化學(xué)侵蝕性、耐熱震性并降低膨脹系數(shù)，這種含ZrO2的莫來石磚，通稱為鋯莫來石磚，一般由電熔法制得，也有用燒結(jié)法生產(chǎn)的。燒結(jié)鋯莫來石磚是采用工業(yè)氧化鋁和鋯英石精礦作為原料，通過反應(yīng)燒結(jié)工藝，把氧化鋯引入到莫來石基質(zhì)中制成的特種耐火材料。將氧化鋯引入到莫來石磚中，利用氧化鋯的相變?cè)鲰g可以大幅度地提高莫來石材料的高溫力學(xué)性能。氧化鋯對(duì)莫來石材料的燒結(jié)具有促進(jìn)作用，ZrO2的加入，由于低熔點(diǎn)物的產(chǎn)生和空位的形成可以加速ZTM材料的致密化燒結(jié)過程。當(dāng)ZrO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％時(shí)，在1530℃燒成的坯體的相對(duì)理論密度達(dá)到98％，強(qiáng)度達(dá)378MPa，韌性達(dá)4.3MPa·m1/2。
以工業(yè)氧化鋁和鋯英石為原料，通過反應(yīng)燒結(jié)制成的鋯莫來石磚，因反應(yīng)和燒結(jié)同時(shí)進(jìn)行，工藝過程控制比較困難。通常，在燒成時(shí)先在1450℃保溫，使其致密化，然后再升溫至1600℃進(jìn)行反應(yīng)，ZrSiO4在大于1535℃分解成ZrO2和SiO2，其中SiO2和Al2O3反應(yīng)生成莫來石，由于ZrSiO4分解時(shí)有一部分液相出現(xiàn)，并且ZrSiO4的分解可使顆粒細(xì)化，增加比表面積，從而促進(jìn)燒結(jié)。
研究表明，在鋯英石的加入量小于54.7％時(shí)，隨著鋯英石加入量的增加，燒結(jié)試樣的顯微結(jié)構(gòu)由柱狀剛玉構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)逐漸過渡到由柱狀莫來石構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。試樣的高溫抗折強(qiáng)度(1400℃)也隨氧化鋯含量的增加而增大，在氧化鋯含量為23.7％時(shí)出現(xiàn)一較大值，而后強(qiáng)度下降。所以鋯英石的加入有助于莫來石輕質(zhì)耐火磚抗熱震性的提高。
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