納米氧化鋁Al2O3在耐火材料里的應用及作用

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　　磁性材料窯爐對所用耐火材料的質(zhì)量要求很高，故長期以來，國內(nèi)磁性材料生產(chǎn)廠用的耐火材料主要依賴從日本、德國進口，價格十分昂貴。本試驗選用原料為骨料，通過配方和生產(chǎn)工藝的試驗，研制出了抗熱震抗侵蝕性能優(yōu)良、強度高、效果好、使用壽命長的承燒座。

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

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

　　試驗研制的耐火材料以莫來石為主晶相，在設計配方時盡量使材料中生成更多的莫來石相，另外，選擇合理的顆粒級配是很關鍵的一步。

　　莫來石系的高溫力學性能做過研究，提出了此兩晶相結(jié)合具有力學性能的比例為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，本試驗選用合成莫來石和電熔剛玉質(zhì)量比為3B1作為坯體骨料進行試驗，采用四級顆粒料級配，在骨料顆粒的大小和級配上先作了大量的實驗研究，為了進行對比，骨料全部選擇為莫來石或剛玉進行試驗，結(jié)果表明，顆粒料中莫來石與剛玉質(zhì)量比為3B1時，試樣的抗熱震性能好。經(jīng)過多次試驗，獲得了幾組較合理的顆粒級配。

　　添加劑及其加入量的選擇本試驗選用納米級a-Al2O3粉(型號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起反應形成二次莫來石，從而提高產(chǎn)品的使用壽命。這是因為鐵氧體內(nèi)的Mn、Zn、Fe等在高溫下會揮發(fā)，易與承燒座中的游離SiO2起反應，導致承燒座被腐蝕而開裂，從而嚴重影響了產(chǎn)品的使用壽命，因此設計配方時必須考慮讓游離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)反應能力。

　　試驗表明，試樣熱震后的殘余強度保持率隨鋯英石粉加入量的增加逐漸增大，超過5%后又減少。研究表明，加入5%的鋯英石粉，經(jīng)過高溫燒成后，ZrSiO4已經(jīng)分解，并與納米氧化鋁(VK-L30,30納米)反應生成ZrO2聚結(jié)體和莫來石，ZrO2聚結(jié)體在基質(zhì)中分布均勻，交織在柱狀莫來石的網(wǎng)絡結(jié)構中。這樣，宏觀上形成了ZrO2彌散的分布，微觀上形成了ZrO2聚結(jié)體的一種強化結(jié)構，從而提高材料的抗熱震性。