高致密度刚玉莫来石材料的研制

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1、高致密度刚玉莫来石材料的研制（1•佛山市南海金刚新材料有限公司，佛山528200；2•佛山市陶瓷研究所股份有限公司，佛山528000）摘要：本文?x用两种外加剂A、B来制备高致密度刚玉莫来石材料，其中A为产生液相物质，B为产生高温结合相物质。试验表明：添加剂A、B均可促进刚玉莫来石粉料的烧结，使吸水率下降、密度上升、烧成收缩增加、抗折强度增大。B添加剂性能更优，单独添加较合适的比例分别为2wt%A,lwt%Bo添加剂A、B可使样品形成不同的微观效果：A产生更多的液相，品体表面部分熔融，品体尺寸减小；B形成更多的结合相，晶体轮廓更分明，晶体尺寸增大。

2、关健词：刚玉莫来石；添加剂；致密度1引言随着各种工业生产技术的不断革新和节能环保的推进，多种燃料品种在工业窑炉中得到应用，高温尾气余热也得到较充分的回收利用。燃料燃烧过程和陶瓷坯体烧结过程中会产生大量的腐蚀性气体，这些高污染气体易对炉膛耐材和窑具材料产生损害。刚玉莫來石是一种常用的中高档耐火材料。因其原料易得、价格适中、制品强度高、耐火度高、抗热震性优良、应用非常广泛［1］。如各种窑炉高温窑具、高温辘棒、耐火砖等，用于高温炉膛作为内部构件材料时，可以直接接触火焰。刚玉莫来石制品为多孔材料，孔隙率较高，一般在1030%范围，在高温腐蚀性气体环境中，受

3、侵蚀尤为严重，其结果就是材料变脆，易剥落、开裂、折断等，缩短使用寿命［2］。在确保刚玉莫来石材质不变的情况下，要增强制品的抗腐蚀性，最简单的一种措施是提高制品的致密度，减少有害气体的渗入，从而减少污染气体的侵蚀，延长制品的使用寿命。在不改变材质的前提下，要提高刚玉莫来石制甜的致密度，有以下四种方法：（1）采用大压力成型设备，提高陶瓷生坯的致密度；（2）提高烧成温度，增大烧成收缩，从而提高制品致密度；（3）添加易产生低温液相的外加剂，在烧成时产生适量的液相，从而降低吸水率，提高致密度；（4）添加高温助烧剂，在高温烧成时，产生高温结合相，从而促进制品烧

4、结，降低孔隙率，同时又基本不影响制品性能。第…、二种方法受生产设备、生产条件的限制，在成型压力、烧成温度基本不变的情况下，本文主耍采用第三、四种方法来制备高致密度刚玉莫来石材料。2实验2.1工艺过程原始刚玉莫來石粉料为生产车间止常生产用粉料，其成分如表1所示。将其作为原始对照样。选用两种外加剂：第一种为含低温主族元素的天然矿物A,价格低；第二种为含稀土元素的高温氧化物B,价格较高。预先对A磨细加工到250目备用，B本身为细粉。A外加量（wt%）分别为0%、1%、2%、5%；B外加量(wt%)分别为0%、0.5%、1%、2%o在快速球磨机中球磨混匀，

5、为尽量减轻球磨对原料粒度的影响，球磨时减少球石用量，料：球：水二1：1：0.5,球磨时间为lmin,烘干后造粒，压条lOnrniX10mmX100mm,以实际模具计算确定压力为40MPa,分别在1550°C和1650°C下保温2h烧成得到样品。2.2测试测试样品的烧成收缩率、吸水率、密度、抗弯强度，用排水法测吸水率和密度，在TZ-4000抗折仪上测试抗弯强度，用扫描电子显微镜观察样品断口表面形貌。3结果与讨论3.1吸水率图1(a)、(b)分别为添加外加剂A、B后样品吸水率与添加量的关系曲线，添加A的样品初期吸水率下降明显，后期则平缓，在高温1650

6、°C添加5wt%吋则冇轻微上升，说明此时由于产生液相量较多，样品已过烧；与A相比，添加B的样品吸水率下降趋势更明显，在添加2wt%时吸水率仅1.09%,说明添加B的助烧效果明显优于A。2.2密度图2为分别添加A、B样品的密度与添加量的关系曲线，A添加剂可促使样品平缓升高，但高温烧成时过多则反而轻微下降，这与吸水率的变化规律相同，由于高温产生液相过多导致。从图中可以看出A的较佳添加量为2wt%0添加B对提高密度作用明显，少量加入即可明显提高样品密度。考虑价格因素，B的较佳加入量为lwt%。3.3烧成收缩率烧成收缩与A、B加入量的变化规律如图3所示，添

7、加A时，低温1550°C收缩率随加入量的升高而增大，但高温1650°C则在加入2wt%之后减小，说明过烧导致轻微膨胀。B添加剂对增大样品收缩的影响更明显，助烧作用更强。3.4抗折强度图4反应抗折强度与A、B添加量的关系，在低温1550°C烧成时开始强度升高明显，助烧结作用较强，但由于温度低，继续加入时并不能形成更多的结合物质，强度升高缓慢。添加B样品在高温1650°C烧成时抗折强度明显升高，这是由于生成更多的结合相。而A添加5wt%在高温1650°C烧成时由于液相量过多强度略下降。3.5SEM图像图5为无外加剂、外加2wt%A、外加lwt%B的样品

8、在1650°C烧成后放大500倍时断口表面SEM图，图中可看出加入适量A、B后样品内部孔隙均明显减少，说明外加剂A、B均可