冶煉和高溫工業(yè)的發(fā)展對耐火材料和高溫陶瓷的性能提出了更苛刻的要求，高溫下使用性能優(yōu)良、質(zhì)量穩(wěn)定的材料受到國內(nèi)外越來越多的重視。剛玉-莫來石復相材料由于集合了剛玉和莫來石的優(yōu)點，具有較好的高溫性能、機械強度、耐磨性、抗蠕變性、抗熱震性和低導熱等性能，因此在高溫領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，窯具、低蠕變磚、高爐陶瓷杯砌體和承燒板等制品大多采用此種材質(zhì)。
目前對剛玉-莫來石材料的原料配比、基質(zhì)、燒成溫度和保溫時間以及添加劑等影響因素的研究較多，其目的是改善剛玉-莫來石材料的性能。在實際使用過程中，剛玉-莫來石材料要承受多次冷熱循環(huán)，因此抗熱震性尤為重要。在剛玉-莫來石材料中，添加纖維、金屬鋁粉、鋯英石、硅微粉、鋁微粉、硅鋁凝膠等借助纖維增韌、氧化鋯相變增韌、晶須增韌、改善顯微結(jié)構(gòu)形成堅固的網(wǎng)絡(luò)狀骨架以及顆粒彌散增韌等途徑來提高抗熱震性。當前提高抗熱沖擊性和高溫斷裂性能是剛玉-莫來石材料研究的重點。
將對剛玉-莫來石材料添加不同量α-Al2O3微粉，在不同溫度下燒結(jié)，通過對其物理性能進行檢測，來研究α-Al2O3微粉含量對剛玉-莫來石材料物理性能和顯微結(jié)構(gòu)的影響機理。
1、討論α-Al2O3微粉添加量對剛玉-莫來石材料的物理影響
α-Al2O3微粉含量不同的添加試樣，經(jīng)1600 ℃高溫燒成及熱震處理后，對其進行體積密度、顯氣孔率、耐壓強度及抗折強度檢測，結(jié)果可知，試樣經(jīng)1600 ℃燒成后，體積密度先增加后降低，而氣孔率先降低后增加，在α-Al2O3微粉含量8%時達到最優(yōu)，在α-Al2O3微粉含量超過10%后，其沒有明顯變化。當剛玉-莫來石材料顆粒配比達到致密堆積后，細粉的含量增多時，經(jīng)1600 ℃燒成后產(chǎn)生收縮，使材料體積密度降低，氣孔增多。隨著剛玉-莫來石材料中α-Al2O3微粉含量的增加，常溫耐壓強度降低，當含量大于10%時，耐壓強度幾乎保持不變。試樣熱震后耐壓強度低于常溫耐壓強度，當試樣中α-Al2O3微粉含量為8%時，熱震后耐壓強度最大。可以看出，剛玉-莫來石材料中α-Al2O3微粉含量增加，高溫抗折強度略有增大，當α-Al2O3微粉含量大于8%時，其對高溫抗折強度幾乎不變。剛玉-莫來石材料中α-Al2O3微粉含量從8%增加到10%，試樣熱震后抗折強度降低，當α-Al2O3微粉含量繼續(xù)增加或減少時，強度變化較小。
α-Al2O3 微粉含量對剛玉-莫來石材料強度的影響分析可知: 隨著α-Al2O3微粉含量從8%增加至10%時，試樣強度降低較明顯，主要是因為8%的α-Al2O3 微粉使材料達到致密化，在1600 ℃燒成后，產(chǎn)生陶瓷結(jié)合，且細粉燒結(jié)產(chǎn)生收縮可以釋放應(yīng)力，因此強度較大; 但當 α-Al2O3 微粉含量達到10%時，細粉燒成收縮較大，產(chǎn)生的微裂紋和氣孔降低了材料的強度。
2、總結(jié)；綜上所述，不同 α-Al2O3 微粉含量的剛玉-莫來石材料經(jīng) 1600 ℃ 燒成后，α-Al2O3 微粉含量為8%時，剛玉-莫來石材料的氣孔率較低、強度較大，抗熱震性較好。