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加入一定量的碳化硅能否提高浇注料的强度

添加时间:2020年11月17日  浏览次数:

耐火材料技术最明显的变化趋势是不断地采用整体的或不定形耐火材料,如:耐火浇注料,由于在安装方面它更快捷更便宜,在性能方面接近那些定型耐火材料,因此,现在许多国家耐火浇注料占总生产量的一半多。作为传统砖替代品的这些整体耐火材料广泛的应用和不断增加的需求已经鼓励生产者和研究者在高温度的状态下去探究它们的物理、化学和机械性能。

引入碳化硅以提高在工作条件下合成物的热机械性能,以铝矾土为基础,含SiC浇注料的高温强度和抗热震性与这些材料的显微结构的关系发现浇注料试样对在1400℃下提高抗折强度具有重大的影响。然而氧化的问题限制了它在耐火浇注料中的存在。目前工作的目的是用适当数量的SiC加强高铝浇注料,以便达到改善烧结、物理和耐火性能的目的。

耐火浇注料

 

2 材料和试验程序  

分级的焙烧过的铝矾土(粗颗粒65%,2.36—0.6mm;中颗粒10%,0.60—0.25mm;细粉25%,<0.25mm)被用来做最初的骨料。90%的分级骨料和10%的高铝水泥(拉法基CA-80) 一起被用来制备浇注料。耐火浇注料配料的其它成份采用2%、4%、6%和8%的水泥和SiC一起来配制。最初材料的化学成份在表1中给出。配制的 浇注料试样被称为C0、C2、C4、C6和C8,分别表示含有0、2%、4%、6%和8%的SiC的浇注料。浇注料配方的份在表2中给出。 

3 讨论

3.1 配制浇注料的成份

烧结耐火浇注料试样的矿物成份采用x射线衍射进行探究,如图1所示。从此图中能看见检测的浇注料试样(无SiC)主要由a-刚玉和一些线性CA和CA2矿物组成,由于Co到C8,看见刚玉强度的减少CA和CA2的相,能够检测出有新线特征的SiC和莫来石,这在含有8%SiC的C8浇注料试样中变得更加明显。这意味着在1550℃烧结后,部分SiC被氧化并且一些摆动的二氧化硅与来自基质细的氧化铝进行反应,当SiC的其它部分抵制氧化时导致了莫来石的形成。对此能够解释如下:当烧结到1550℃时,SiC的一些含量是被氧化成摆动的SiO2,然后就保留在SiC颗粒的周围形成了一个保护层,提供保护防止更进一步的氧化。

3.2机械强度

在室温20℃及在1550℃下烧结3h后配制的耐火浇注料试样的常温耐压强度。可知通过消耗用于常温粘结的高铝水泥,在室温下常温耐压强度随着SiC含量的增加而降低。另一方面,与相对应的未烧结的试样相比,烧结的试样显示提高了常温耐压强度。这当然是对对于含SiC的烧结浇注料,弱液体粘合剂和新的强力陶瓷粘合剂破损的结果。当SiO2被释放时,一部分SiC被氧化,一些SiO2与基质中细的氧化铝进行反应,导致了莫来石的形成,它的特点用高的物理性能进行描述,它的整体浇注料试样的强度有关。SiO2的其它含量在SiC周围形成了一个层以便提供保护而抵制氧化。为了降低氧化的速度,这个层只在>1250℃的温度下进行烧结.未被氧化的SiC含量的增加和所形成的的莫来石表明,随着SiC含量的增加,烧结试样强度明显的提高了。

3.3烧结浇注料的显微结构

耐火材料系统显微结构,不管是砖还是整体材料,均由大的、分散的骨料和细颗粒所组成,并与结合剂或基质相组合在一起。在1550℃经3h烧结的耐火浇注料基质和骨料显示在结合剂结合的几个地方基质均匀,在此处有成团的颗粒和未被分开的片晶。由于SiC的氧化,二氧化硅固态含量通过与微粉铝反应,导致了早期的莫来石化,并且由于气孔颗粒边界的断开,偶尔出现大颗粒的生长。能够清楚地看到气孔的减少,得到致密和压实的显微结构。这是由于莫来石一SiC涂覆了一薄层SiO2或液相的结果。除了游离的SiO2,在铝矾土中一些杂质的存在导致液相的形成,从而产生压实的显微结构。

3.4耐火性能

在1000℃加热并且在水中冷却循环30次后耐压强度降低了。当在试样中SiC含量增加时保持强度提高。含有8%SiC的耐火浇注料试样保持它们的原始强度在83%左右。当SiC含量减少时整个数值就减少,含有6%SiC的试样保持在60%同时不含SiC的浇注料试样仅仅保持其原始强度的25%。这些结果当然与烧结浇注料试样的成份有关。在基质中SiC的存在导致了烧结后SiC-莫来石系统的形成。添加SiC的铝矾土浇注料抗热震性的提高可能是更高的热传导、更低的热膨胀、SiC更高的强度及莫来石强化基质存在的结果。

4 结论

对于高铝浇注料,SiC不同含量的增加,以高铝水泥为代价,SiC占8%,相反影响半成品的强度,但是显著提高了烧结、物理和耐火性能,其结果是烧结后形成了SiC一莫来石系统。含有6%SiC的浇注料试样显示在1550℃烧结后在可接受的半成品强度和已改善的烧结、物理和耐火性能之间获得了最好的平衡方法。

关键词:耐火浇注料   SiC   高铝浇注料   
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