纳米氧化铝Al2O3在耐火材料里的应用及作用
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发布： 2014/09/22 08:45:38
纳米氧化铝Al2O3在耐火材料里的应用及作用
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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75B25和25B75，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粉(型号VK-L30)、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Mn、Zn、Fe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-L30,30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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