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烧结锆刚玉砖的组成、性能及工艺流程

发布时间:2018/6/23 15:32:57 点击率:

  烧结锆刚玉砖以锆英石和氧化铝为原料,ZrO2含量一般在20%以下。锆英石和氧化铝在1400〜1450℃发生下列固相反应:

  3Al2O3+2ZrSiO4→3Al2O3·2SiO2+2ZrO2

  实现由莫来石和斜锆石(含部分t-ZrO2)构成的两相均匀分布的显微结构。该不可逆反应亦被称为原位反应。反应开始温度的实测值为1397℃;1400〜1425℃和1500℃。盛绪敏等的研究结果指出,该反应开始温度为1380℃,生成莫来石;温度达1400〜1420℃,反应完全的体积效应为∆V+16.4%,即:

  ①生成物莫来石+t-ZrO2体积膨胀为∆V+13.87%;

  ②当t-ZrO2→m-ZrO2相变时的终体积效应为∆V+16.4%。

  20世纪60年代,美国生产的原型烧结AZS制品,即依据ZrSiO4-Al2O3系反应烧结原理。所用原料为锆英石细粉、T-氧化铝颗粒和煅烧氧化铝细粉。借助于锆英石和煅烧氧化铝之间的反应烧结而形成ZrO2-莫来石基质,遂成3相材料。制品的ZrO2含量为19.5%、Al2O3为70.0%、SiO2为10.2%,表明原料很纯且无其他添加物。依化学组成推算,锆英石约占30%,与Al2O3反应生成莫来石的体积效应的理论值应为∆V+9.3%。按Claussen的试验估算为+3.4%。这是该产品强度偏低(14〜16MPa)和显气孔率较高(15%〜23%)的主要原因。

  由于在反应烧结过程中产生较大的收缩-膨胀效应,导致坯体变形和裂纹,所得烧结材料只能当做半成品-预合成锆莫来石骨料用。将其破碎、成形和烧成,始得以莫来石和斜锆石为主晶相(含少量玻璃相)的烧结AZS制品。若配以烧结(或电熔)刚玉,可得三相制品。

  为了使反应完全和玻璃相含量不超过5%,Al2O3与ZrSiO4的摩尔比应不小于1.5。有时还加入一定量的高岭土,加入的量应该符合莫来石的组成。

  烧结AZS砖的显微结构特征是细小的(10μm以下)斜锆石微粒均匀地分散在主晶相莫来石和刚玉间,形成致密的结晶网络,含玻璃相极少。它有一定量的气孔(气孔率小于20%),但是没有液相渗出现象。与电熔AZS砖相比,耐玻璃液侵蚀能力较差,但抗热震性较好。


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