cao含量对刚玉质浇注料性能与显微结构的影响

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1、万方数据开发与应用NAlHUocAlLlAo／耐火材料2005。39i41270—273CaO含量对刚玉质浇注料性能与显微结构的影响李有奇李亚伟汪明亮金胜利李楠武汉科技大学高温陶瓷与耐火材料湖北省重点实验室武汉430081摘要通过控制铝酸钙水泥加入量，研究了Ca0含量分别为0、0．5％、1．3％、1．7％、2．5％、3％、3．5％、4．9％、5．6％和7．5％时对刚玉质浇注料烧结性能、抗热震性和显微结构的影响，同时借助xRD、SEM、EDS和高温热膨胀仪等手段对浇注料的物相变化、热膨胀系数和显微结构进行了分析和观察。结果表明：刚玉质浇注料中caO含量显著影响着浇注料的烧结性能、抗热震性

2、及其显微结构，当Cao含量低于2．5％时，随着caO含量的增加，浇注料中片状CA6逐渐增多，并伴随着大量的体积膨胀，导致浇注料体积密度下降，显气孔率上升；当ca0含量超过2．5％时，随着CaO含量增加，浇注料中cA：相含量增加，cA6相含量逐渐减少，浇注料体积密度开始增加，显气孔率下降，线膨胀率减小，caO含量高于5．6％的浇注料出现了收缩；刚玉质浇注料的抗热震性与显微结构密切相关，caO含量为4．9％～7．5％的刚玉质浇注料具有很好的抗热震性，这是由于浇注料基质中粒状cA：与片状cA6相互穿插，刚玉骨料边缘片状CA6向基质中生长，强化了基质与骨料的结合，同时cA：相具有低膨胀性，导致

3、浇注料具有较高的强度保持率和抗热震性。关键词二铝酸钙，六铝酸钙，刚玉质浇注料，铝酸钙水泥，热膨胀系数，抗热震性刚玉质浇注料因具有优良的高温性能，已在冶金、建材、石油化工等行业得到广泛的应用。长期以来，由于这种浇注料经常采用纯铝酸钙水泥作结合剂，因引入水泥而带人的氧化钙在高温下与浇注料或渣中的氧化铝和二氧化硅等组分反应形成低熔点相，如黄长石和钙长石相等，影响了浇注料的高温性能，引入水泥量越多，这种影响越显著。本工作拟采用纯铝酸钙水泥作为结合剂，系统研究刚玉质浇注料中水泥含量与其烧结性能、抗热震性的关系，探讨通过调节浇注料中水泥含量，原位生成低膨胀系数的cA：相和呈片状晶形的cA6相，使刚

4、玉浇注料的结合相为cA：相、cA6相、刚玉相或其中两相的混合相，优化刚玉质浇注料的显微结构，以期改善刚玉质浇注料的抗热震性。l试验过程试验中所用原料是5～3mm、3一lmm、<1mm和

5、．3％、1．7％、2．5％、3％、3．5％、4．9％、5．6％和7．5％加入。将不同的初始原料倒入混料机中，外加6％一7％水，搅拌3min后分别倒人40mm×40mm×160mm、25mm×25mm×125mm的模具中振动成型。浇注成型的试样常温养护24h后脱模，然后经110℃24h烘干后在1600℃下保温3h，升温速度为200℃·h～，保温结束后自然冷却。用排水法测定烧后试样的体积密度、显气孑L率。测量、计算试样烧成前后的线变化率。借助于Philip公司产的x射线衍射仪(型号x’PertPr0)测定烧成后浇注料试样的物相组成。用水冷法对试样的抗热．震性进行检测，即1100℃}水冷5次

6、后，烘干，测定其残余强度，并与热震前试样强度相比较，得到试样的强度保持率。用高温热膨胀仪(型号RPzY一200lx)测定部分试样从室温到1400℃的热膨胀系数。用Philip公司的扫描电子显微镜(型号xL一30TMP)观察试样的显微结构，用能谱分析仪(EDs)对微区成分进行分析。鬻}李有奇：男，1979年生，博士研究生。收稿日期：2004—11一08编辑：李光辉万方数据2结果与分析2．1caO含量对刚玉质浇注料烧结性能的影响图1给出了刚玉质浇注料经1600℃烧成后体积密度和显气孔率与cao含量的关系。当caO含量<2．5％时，随caO含量增加，试样体积密度减小，显气孔率增大；浇注料中C

7、aO含量超过2．5％，试样的体积密度开始缓慢增大，显气孔率呈下降趋势。与试样的体积密度和显气孑L率变化规律相对应，随着CaO含量的增加，烧后试样由收缩转变为膨胀。叩g?∞￥魁稍饔蛙w(CaO)胍图1ca0含量与浇注料的体积密度和显气孔率的关系Fig．1BDandAP恪CaOadditionsincastabIes。八．／15345'k7／＼w(Cac)y％图2cao含量与浇注料的烧后线变化率的关系Fig．2LinearchangeVsCaOad