剛玉-尖晶石質(zhì)耐火材料熱震穩(wěn)定性能影響原因。搗打料

目前，剛玉-尖晶石質(zhì)鋼包透氣元件以其優(yōu)異的抗沖刷、抗侵蝕性能被普遍使用，但其熱震穩(wěn)定性較差，這在一定程度上限制了其使用周期的進(jìn)一步提高。剛玉-尖晶石質(zhì)材料熱震穩(wěn)定性影響因素較多，本文介紹了尖晶石類型、結(jié)合劑、添加劑、燒成溫度等對(duì)材料熱震穩(wěn)定性的影響。熱震穩(wěn)定性評(píng)價(jià)采用1100℃風(fēng)冷、1300℃風(fēng)冷和1000→1600C溫度循環(huán)三種熱震方法，重點(diǎn)采用1000～1600℃溫度循環(huán)的熱震方法。

根據(jù)燒成溫度對(duì)試樣的熱震穩(wěn)定性試驗(yàn)影響顯示，剛玉-尖晶石質(zhì)試樣經(jīng)1100℃風(fēng)冷、1300℃風(fēng)冷和1000～1600℃溫度循環(huán)三種熱震后，抗折強(qiáng)度和強(qiáng)度保持率隨燒成溫度的變化規(guī)律基本一致，即隨著燒成溫度的升高，試樣熱震后的抗折強(qiáng)度和強(qiáng)度保持率先增大，到1650℃燒成的試樣的抗折強(qiáng)度保持率稍有降低，繼續(xù)提高燒成溫度，1700℃燒成的試樣熱震后的抗折強(qiáng)度及保持率急劇降低，1600℃燒后的試樣的抗折強(qiáng)度保持率高。

根據(jù)不同溫度燒成后試樣的兩種熱震穩(wěn)定性的試驗(yàn)參數(shù)變化規(guī)律?？梢钥闯霰砻鲃傆?尖晶石質(zhì)鋼包透氣元件的主要熱震損毀過(guò)程為熱沖擊損傷，即主要為裂紋的擴(kuò)展導(dǎo)致破壞。

純鋁酸鈣水泥結(jié)合的剛玉-尖晶石質(zhì)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(duì)該類材料熱震穩(wěn)定性的影響應(yīng)與試樣中這幾種物相的變化以及由此引起的結(jié)構(gòu)變化有關(guān)。

根據(jù)1450℃燒成試樣的試驗(yàn)顯微結(jié)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(zhì)間結(jié)合強(qiáng)度低，結(jié)構(gòu)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(qiáng)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(xiàn)較為完整的立體形貌，以沿晶粒斷裂為主，這種沿晶粒擴(kuò)展的裂紋聚集連接會(huì)形成大裂紋，導(dǎo)致試樣熱震破壞，抗折強(qiáng)度保持率低，熱震穩(wěn)定性差。

根據(jù)燒成試樣T3的顯微結(jié)果看出，試樣中CA6晶形明顯發(fā)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(qiáng)各晶粒間的結(jié)合，改善了試樣的顯微結(jié)構(gòu)，形成了更為明顯的網(wǎng)狀交織結(jié)構(gòu)，有利于材料熱震穩(wěn)定性的提高。

Al2O3在尖晶石中適當(dāng)程度的同溶對(duì)試樣的熱震穩(wěn)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(jié)構(gòu)，這是由于高溫?zé)蛇^(guò)程中Al2O3在尖晶石中發(fā)生固溶，在自由冷卻過(guò)程中，Al2O3又以剛玉形式偏析出來(lái)，分布于尖晶石晶界。一方面，該凸起結(jié)構(gòu)能夠起到對(duì)裂紋的釘扎或偏轉(zhuǎn)作用，阻止裂紋的擴(kuò)展或改變裂紋擴(kuò)展的方向，同時(shí)，固溶Al2O3以剛玉形式析出的反應(yīng)在某種程度上起直接結(jié)合效應(yīng)并能夠強(qiáng)化結(jié)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(shù)減小，與剛玉相形成較為適宜的線膨脹系數(shù)失配，產(chǎn)生微裂紋耗能機(jī)制，同時(shí)基質(zhì)間結(jié)合強(qiáng)度的增強(qiáng)，試樣的斷裂功增大，使試樣的熱震穩(wěn)定性提高，從試樣T3熱震后的斷口形貌看出，整個(gè)斷面趨于平滑，以穿晶粒斷裂為主。

適當(dāng)同溶，冷卻時(shí)在尖晶石晶粒表面析出而形成凸起結(jié)構(gòu)，對(duì)裂紋的擴(kuò)展有釘扎或偏轉(zhuǎn)作用，且增強(qiáng)基質(zhì)間的結(jié)合強(qiáng)度，試樣的斷裂功增大，有利于熱震穩(wěn)定性的提高。