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                                剛玉尖晶石質耐火材料熱震穩定性影響因素分析

                                2020-09-03 08:19:20

                                剛玉-尖晶石質耐火材料熱震穩定性能影響原因。搗打料

                                目前,剛玉-尖晶石質鋼包透氣元件以其優異的抗沖刷、抗侵蝕性能被普遍使用,但其熱震穩定性較差,這在一定程度上限制了其使用周期的進一步提高。剛玉-尖晶石質材料熱震穩定性影響因素較多,本文介紹了尖晶石類型、結合劑、添加劑、燒成溫度等對材料熱震穩定性的影響。熱震穩定性評價采用1100℃風冷、1300℃風冷和1000→1600C溫度循環三種熱震方法,重點采用1000~1600℃溫度循環的熱震方法。

                                根據燒成溫度對試樣的熱震穩定性試驗影響顯示,剛玉-尖晶石質試樣經1100℃風冷、1300℃風冷和1000~1600℃溫度循環三種熱震后,抗折強度和強度保持率隨燒成溫度的變化規律基本一致,即隨著燒成溫度的升高,試樣熱震后的抗折強度和強度保持率先增大,到1650℃燒成的試樣的抗折強度保持率稍有降低,繼續提高燒成溫度,1700℃燒成的試樣熱震后的抗折強度及保持率急劇降低,1600℃燒后的試樣的抗折強度保持率高。

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                                根據不同溫度燒成后試樣的兩種熱震穩定性的試驗參數變化規律??梢钥闯霰砻鲃傆?尖晶石質鋼包透氣元件的主要熱震損毀過程為熱沖擊損傷,即主要為裂紋的擴展導致破壞。

                                純鋁酸鈣水泥結合的剛玉-尖晶石質試樣燒后的主要物相組成有剛玉、尖晶石和六鋁酸鈣(CA6),所以燒成溫度對該類材料熱震穩定性的影響應與試樣中這幾種物相的變化以及由此引起的結構變化有關。

                                根據1450℃燒成試樣的試驗顯微結果,可以看出1450℃燒成的試樣中,CA6呈小的六方片狀晶形散亂分布,基質間結合強度低,結構疏松,因此試樣的顯氣孔率高,體積密度小,常溫抗折和耐壓強度低。從試樣T1熱震后的斷口形貌可以看出,斷面呈凸凹狀,各晶體都呈現較為完整的立體形貌,以沿晶粒斷裂為主,這種沿晶粒擴展的裂紋聚集連接會形成大裂紋,導致試樣熱震破壞,抗折強度保持率低,熱震穩定性差。

                                根據燒成試樣T3的顯微結果看出,試樣中CA6晶形明顯發育變大、變厚,呈厚板片狀晶形,穿插于剛玉相或尖晶石相之間,增強各晶粒間的結合,改善了試樣的顯微結構,形成了更為明顯的網狀交織結構,有利于材料熱震穩定性的提高。

                                Al2O3在尖晶石中適當程度的同溶對試樣的熱震穩定性有改善作用,從固溶Al2O3的尖晶石晶粒形貌,可以看出尖晶石晶粒表面有凸起結構,這是由于高溫燒成過程中Al2O3在尖晶石中發生固溶,在自由冷卻過程中,Al2O3又以剛玉形式偏析出來,分布于尖晶石晶界。一方面,該凸起結構能夠起到對裂紋的釘扎或偏轉作用,阻止裂紋的擴展或改變裂紋擴展的方向,同時,固溶Al2O3以剛玉形式析出的反應在某種程度上起直接結合效應并能夠強化結合組織,提高試樣的斷裂能;另一方面,由于固溶Al2O3的尖晶石線膨脹系數減小,與剛玉相形成較為適宜的線膨脹系數失配,產生微裂紋耗能機制,同時基質間結合強度的增強,試樣的斷裂功增大,使試樣的熱震穩定性提高,從試樣T3熱震后的斷口形貌看出,整個斷面趨于平滑,以穿晶粒斷裂為主。

                                適當同溶,冷卻時在尖晶石晶粒表面析出而形成凸起結構,對裂紋的擴展有釘扎或偏轉作用,且增強基質間的結合強度,試樣的斷裂功增大,有利于熱震穩定性的提高。


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