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纳米氧化铝Al2O3在耐火材料里的应用



 

纳米氧化铝Al2O3在耐火材料里的应用

磁性材料窑炉对所用耐火材料的质量要求很高,故长期以来,国内磁性材料生产厂用的耐火材料主要依赖从日本、德国进口,价格十分昂贵。本试验选用优质原料为骨料,通过配方和生产工艺的试验,研制出了抗热震抗侵蚀性能优良、强度高、效果好、使用寿命长的承烧座。 

     原材料的选择考虑到承烧座使用条件苛刻,选用材质除具有强度高、热震稳定性好、抗侵蚀性强等特性外,还要对承烧座的偏转磁芯无污染。经过反复比较,最终选择莫来石)刚玉为所要研制承烧座的理想材质。 

     天然莫来石很少,一般采用人工合成。由于莫来石具有良好的高温力学、高温热学性能,使合成莫来石及其制品具有较高的密度和纯度,较低的热传导系数和热膨胀系数,高温结构强度高,高温蠕变率低,抗热震性和化学侵蚀性强,熔点高等优点。刚玉弹性好,熔点高,在高温下具有良好的耐磨、抗化学侵蚀性和体积稳定性,硬度大,耐火度高。另外,莫来石晶体一般为柱状或棱柱状,刚玉晶体一般为粒状,将莫来石、刚玉按一定比例配合,构成莫来石)刚玉复合材料,由于莫来石、刚玉具有上述优良的性能,且对烧成产品无污染,故莫来石)刚玉承烧座能满足磁性材料窑炉1的使用要求。

试验研制的耐火材料以莫来石为主晶相,在设计配方时尽量使材料中生成更多的莫来石相,另外,选择合理的颗粒级配是很关键的一步。 

     莫来石系的高温力学性能做过研究,提出了此两晶相结合具有最佳力学性能的比例为75B2525B75,并指出这是由于两晶相在此比例下,晶体相互交织充填的结果。因此,本试验选用合成莫来石和电熔刚玉质量比为3B1作为坯体骨料进行试验,采用四级颗粒料级配,在骨料颗粒的大小和级配上先作了大量的实验研究,为了进行对比,骨料全部选择为莫来石或刚玉进行试验,结果表明,颗粒料中莫来石与刚玉质量比为3B1时,试样的抗热震性能最好。经过多次试验,获得了几组较合理的颗粒级配。 

     添加剂及其加入量的选择本试验选用纳米级a-Al2O3(型号VK-L30N*15867120050)、苏州土、红柱石精矿粉、锆英石粉作为添加剂。它们的作用如下:纳米a-Al2O3粉能与承烧座中的游离SiO2起反应形成二次莫来石,从而提高产品的使用寿命。这是因为铁氧体内的MnZnFe等在高温下会挥发,易与承烧座中的游离SiO2起反应,导致承烧座被腐蚀而开裂,从而严重影响了产品的使用寿命,因此设计配方时必须考虑让游离SiO2的含量减少到不易与以上各物质反应的程度。另外,加入纳米A-Al2O3粉和苏州土可以提高基质原料的活性,改善坯体的成形性能,提高制品的烧结反应能力。 

试验表明,试样热震后的残余强度保持率随锆英石粉加入量的增加逐渐增大,超过5%后又减少。研究表明,加入5%的锆英石粉,经过高温烧成后,ZrSiO4已经分解,并与纳米氧化铝(VK-L30N,30纳米)反应生成ZrO2聚结体和莫来石,ZrO2聚结体在基质中分布均匀,交织在柱状莫来石的网络结构中。这样,宏观上形成了ZrO2弥散的分布,微观上形成了ZrO2聚结体的一种强化结构,从而提高材料的抗热震性。

 
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