基质中Al_2O_3_SiO_2对高铝矾土_莫来石_碳化硅质浇注料性能的影响

　第28卷第3期 硅　酸　盐　通　报 Vol .28　No .3　2009年6月 BULLETI N OF T HE CH I N ESE CERAM I C S OC I ETY June,2009

基质中A l 2O 3/S iO 2对高铝矾土2莫来石2

碳化硅质浇注料性能的影响

马小斌,高里存,钟黎声,周　婷

(西安建筑科技大学材料科学与工程学院,西安　710055)

摘要:研究了基质中A l 2O 3/Si O 2对高铝矾土2莫来石2碳化硅质浇注料的组成和性能的影响。借助SE M 、E DX 和

XRD 分析了浇注料的显微结构及晶相组成。实验结果说明掺入适当比例的氧化铝微粉(α2A l 2O 3)、亚白刚玉细粉(<0.074mm )和氧化硅微粉,使细粉中A l 2O 3/Si O 2比达到2.74左右,有利于系统中原位合成莫来石的反应生成,

能较好的改善浇注料的性能,尤其是力学性能。关键词:原位合成;莫来石;浇注料中图分类号:T Q174

文献标识码:A

文章编号:100121625(2009)0320594205

Effect of A l 2O 3/S iO 2i n M a tr i x on Properti es of A lu m i n i um Baux ite 2m ullite 2carborundu m Ca stable

MA X iao 2bin,GAO L i 2cun,ZHON G L i 2sheng,ZHOU Ting

(College ofMaterials Science and Engineering,Xi’an University of A rchitecture and Technol ogy,Xi’an 710055,China )

Abstract:I n this paper,effect of A l 2O 3/Si O 2in matrix on constitutes and p r operties of alum inium bauxite 2mullite 2carborundum castable had been studied .M icr ostructure and phase compositi on were perf or med by SE M ,EDX and XRD.The results revealed that,it can be favorable t o the reacti on of in 2situ synthesize mullite in syste m which can i m p r ove the p r operties of castable,es pecially mechanical p r operty,when the rati o of A l 2O 3/Si O 2up t o 2.74via additi on of α2A l 2O 3,sub 2white corundum fine powder and silica powder in p r oper p r oporti on .Key words:in 2situ synthesize;mullite;castable

基金项目:陕西省重点学科建设专项资金资助项目

作者简介:马小斌(19812),男,硕士研究生.主要从事高温结构陶瓷方面的研究.E 2mail:21585676@qq .com

1　引　言

随着我国水泥工业的结构调整,近几年,大、中型新型干法水泥窑得到了大力发展,同时也对水泥窑用耐火浇注料提出了更高的要求

[1]

。刚玉和碳化硅因强度高、耐磨性好、高温性能优异,而成为水泥窑用耐火浇

注料的优质原料。但由于刚玉和碳化硅烧结性能差,采用普通结合剂会使产品的高温性能降低。如采用铝酸钙水泥作为结合剂时,低温结合强度较好,但中、高温热处理后强度差[2]

。因此本试验采用氧化硅微粉、

亚白刚玉细粉、氧化铝微粉和莫来石微粉作为基质,并掺加高铝水泥作为结合剂,旨在研究基质中A l 2O 3/

Si O 2对浇注料性能的影响,尤其是对中高温热处理后的强度的影响。

　第3期马小斌等:基质中A l2O3/Si O2对高铝矾土2莫来石2碳化硅质浇注料性能的影响595

2　试　验

2.1　原　料

骨料采用粒度8～5、5～3、3～1mm的特级铝矾土(A l

O3≥90%)和粒度≤1mm的烧结莫来石(J MS2

2

70);基质料采用粒度≤0.088mm的碳化硅粉(Si C≥97%)、粒度≤0.074mm的莫来石粉、亚白刚玉粉(w

(A l

O3)≥97%)、Si O2微粉和α2A l2O3微粉;以铝酸钙水泥为结合剂;分散剂采用六偏磷酸钠(SHP)。主要2

原料的化学组成见表1。

表1　主要原料的化学组成

Tab.1　Che m i ca l co m positi on s of ma i n st arti n g ma ter i a ls wt% Component A l2O3Si O2Fe2O3R2O Ca O Ti O2Si C Special grade bauxite92.252 1.610.320.4122

Sintered mullite72.2026.150.710.35222 V ice2white97.050.540.310.200.220.752 uf2Si O20.3592.50.2120.2522

α2A l

O399.010.040.06220.012

2

Si C0.3120.1422297.03 Calcium alum inate cements68.620.720.160.0829.522

2.2　试样制备及性能检测

浇注料试样中骨料和细粉的质量比为65∶35,掺加5%的水和0.2%的六偏磷酸钠。具体配比见表2。根据配比称量物料,混合均匀后制成40mm×40mm×160mm的试样。常温下养护24h,经110℃×24h干燥,然后将试样于1100℃×3h和1500℃×3h烧结,分别按Y B/T5203293、Y B/T5200293和Y B/T5201293测量烧后试样的线变化率、显气孔率、抗折强度、耐压强度和体积密度。并对试样做SE M和E DX检测分析。

表2　浇注料试样的配比

Tab.2　For m ul a s of spec i m en s wt% Numbers S1S2S3S4 Special grade bauxite(1～8mm)55555555

Sintered mullite(0～1mm)10101010 Si C(<0.074mm)10101010 Sintered mullite(<0.074mm)9630

A lum ina powder7101316

Silicon di oxide powder5555

Calcium alum inate ce ments4444

A l2O3/Si O2in matrix 1.48 2.11 2.74 3.37

(注:由于铝酸钙水泥中的A l

O3以铝酸盐形式存在,因此计算基质中A l2O3/Si O2时没有考虑铝酸钙水泥)

2

3　结果与讨论

3.1　基质中A l2O3/S i O2对浇注料体积密度和显气孔率的影响

不同条件下处理后试样的体积密度和显气孔率见图1、图2。

可以看出:随着细粉中A l

O3/Si O2比的增大,经110℃×24h、1100℃×3h和1500℃×3h热处理后

2

试样的体积密度逐渐增大。总的趋势是:随着热处理温度的升高浇注料的体积密度增大,随着A l

O3/Si O2

2

的增大体积密度增大。其中基质中A l

O3/Si O2从1.48增大到2.11时体积密度增加比较平缓,而从2.11增

2

大到2.74时增幅最大,再增加到3.37时增幅又趋于平缓。这可能是由于当氧化铝粉加入量达到13%后浇注料基质中A l

O3/Si O2为2.74,有利于原位莫来石的生成。由图2可以看出,随着基质中A l2O3/Si O2增大

2

显气孔率变化不大,110℃×24h热处理后显气孔率最低,1500℃×3h热处理后显气孔率居中,1100℃×3