刚玉尖晶石质耐火材料热震稳定性影响因素分析

刚玉-尖晶石质耐火材料热震稳定性能影响原因。捣打料

目前，刚玉-尖晶石质钢包透气元件以其优异的抗冲刷、抗侵蚀性能被普遍使用，但其热震稳定性较差，这在一定程度上限制了其使用周期的进一步提高。刚玉-尖晶石质材料热震稳定性影响因素较多，本文介绍了尖晶石类型、结合剂、添加剂、烧成温度等对材料热震稳定性的影响。热震稳定性评价采用1100℃风冷、1300℃风冷和1000→1600C温度循环三种热震方法，重点采用1000～1600℃温度循环的热震方法。

根据烧成温度对试样的热震稳定性试验影响显示，刚玉-尖晶石质试样经1100℃风冷、1300℃风冷和1000～1600℃温度循环三种热震后，抗折强度和强度保持率随烧成温度的变化规律基本一致，即随着烧成温度的升高，试样热震后的抗折强度和强度保持率先增大，到1650℃烧成的试样的抗折强度保持率稍有降低，继续提高烧成温度，1700℃烧成的试样热震后的抗折强度及保持率急剧降低，1600℃烧后的试样的抗折强度保持率高。

根据不同温度烧成后试样的两种热震稳定性的试验参数变化规律。可以看出表明刚玉-尖晶石质钢包透气元件的主要热震损毁过程为热冲击损伤，即主要为裂纹的扩展导致破坏。

纯铝酸钙水泥结合的刚玉-尖晶石质试样烧后的主要物相组成有刚玉、尖晶石和六铝酸钙(CA6)，所以烧成温度对该类材料热震稳定性的影响应与试样中这几种物相的变化以及由此引起的结构变化有关。

根据1450℃烧成试样的试验显微结果，可以看出1450℃烧成的试样中，CA6呈小的六方片状晶形散乱分布，基质间结合强度低，结构疏松，因此试样的显气孔率高，体积密度小，常温抗折和耐压强度低。从试样T1热震后的断口形貌可以看出，断面呈凸凹状，各晶体都呈现较为完整的立体形貌，以沿晶粒断裂为主，这种沿晶粒扩展的裂纹聚集连接会形成大裂纹，导致试样热震破坏，抗折强度保持率低，热震稳定性差。

根据烧成试样T3的显微结果看出，试样中CA6晶形明显发育变大、变厚，呈厚板片状晶形，穿插于刚玉相或尖晶石相之间，增强各晶粒间的结合，改善了试样的显微结构，形成了更为明显的网状交织结构，有利于材料热震稳定性的提高。

Al2O3在尖晶石中适当程度的同溶对试样的热震稳定性有改善作用，从固溶Al2O3的尖晶石晶粒形貌，可以看出尖晶石晶粒表面有凸起结构，这是由于高温烧成过程中Al2O3在尖晶石中发生固溶，在自由冷却过程中，Al2O3又以刚玉形式偏析出来，分布于尖晶石晶界。一方面，该凸起结构能够起到对裂纹的钉扎或偏转作用，阻止裂纹的扩展或改变裂纹扩展的方向，同时，固溶Al2O3以刚玉形式析出的反应在某种程度上起直接结合效应并能够强化结合组织，提高试样的断裂能；另一方面，由于固溶Al2O3的尖晶石线膨胀系数减小，与刚玉相形成较为适宜的线膨胀系数失配，产生微裂纹耗能机制，同时基质间结合强度的增强，试样的断裂功增大，使试样的热震稳定性提高，从试样T3热震后的断口形貌看出，整个断面趋于平滑，以穿晶粒断裂为主。

适当同溶，冷却时在尖晶石晶粒表面析出而形成凸起结构，对裂纹的扩展有钉扎或偏转作用，且增强基质间的结合强度，试样的断裂功增大，有利于热震稳定性的提高。