不同結(jié)合體系剛玉基澆注料熱態(tài)強度衰減機理與斷裂行為的研究.pdf

1、作為耐火材料的重要組成部分，結(jié)合系統(tǒng)的改變會顯著影響耐火材料的性能。目前，耐火澆注料最常用的結(jié)合方式仍然是以鋁酸鈣水泥為結(jié)合劑的水合結(jié)合。但鋁硅系澆注料結(jié)合系統(tǒng)中水泥的引入，會導(dǎo)致1200℃后澆注料的熱態(tài)抗折強度出現(xiàn)顯著衰減的現(xiàn)象。因此，研究水泥加入量對鋁硅質(zhì)澆注料熱態(tài)強度-溫度關(guān)系的影響并嘗試揭示其機理變得非常重要。
　　為了揭示結(jié)合系統(tǒng)對剛玉基澆注料熱態(tài)抗折強度-溫度演變關(guān)系和斷裂行為的影響，通過改變基質(zhì)中純鋁酸鈣水泥的加入量

2、，分別制備了非氧化物結(jié)合、氧化物結(jié)合的低水泥、超低水泥和無水泥剛玉基澆注料，采用楔入劈拉法研究了結(jié)合相的改變對剛玉基澆注料斷裂行為的影響。根據(jù)澆注料的熱態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變行為、玻璃相含量、物相組成和顯微結(jié)構(gòu)分析等結(jié)果，分析并揭示澆注料的熱態(tài)強度衰減機理。
　　對非氧化物結(jié)合Al2O3基澆注料而言，水泥的引入會顯著降低1400℃時試樣的熱態(tài)抗折強度，其值由無水泥時的21.6MPa降至水泥加入量5％時的0.64MPa。加入水泥的試樣，120

3、0℃開始出現(xiàn)塑性變形；水泥加入量為3-5%的試樣，1400℃時出現(xiàn)粘滯變形；而無水泥試樣，1400℃僅發(fā)生少量塑性變形。隨水泥加入量的增加，試樣中的玻璃相含量呈線性增多。除β-SiAlON、O’-SiAlON等非氧化物結(jié)合相外，含水泥的澆注料中還會形成鈣長石相和玻璃相，且SiAlON呈粒狀，為不連續(xù)相；玻璃相多且呈連續(xù)分布。而對于無水泥的試樣， SiAlON為柱狀或纖維狀，相交織成連續(xù)網(wǎng)狀；玻璃相少，呈孤立狀分布，有利于熱態(tài)強度的保持。

4、粘滯變形是含水泥試樣熱態(tài)強度衰減的主因，而玻璃相的存在和軟化則是產(chǎn)生粘滯變形的主因。
　　對氧化物結(jié)合Al2O3基澆注料而言，水泥的引入亦會顯著降低1400℃時試樣的熱態(tài)抗折強度，其值由無水泥時的13.7MPa降至水泥加入量5%時的1.68MPa。水泥加入量高的試樣中，結(jié)合相為低熔點鈣長石或低軟化點的玻璃相，玻璃相多且連續(xù)分布。對無水泥的試樣而言，結(jié)合相則為針柱狀莫來石，玻璃相孤立存在于針柱狀莫來石構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)中，有利于1400℃時

5、的熱態(tài)強度。
　　氧化物結(jié)合Al2O3基澆注料中，結(jié)合系統(tǒng)對澆注料常溫斷裂行為影響顯著。低水泥和超低水泥剛玉基澆注料的載荷-位移曲線呈線性，屬典型的脆性斷裂，表明澆注料的韌性差；無水泥剛玉基澆注料的載荷-位移曲線呈非線性，屬準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)斷裂，說明澆注料的韌性高。與氧化物結(jié)合Al2O3基澆注料相比，非氧化物結(jié)合Al2O3基澆注料的韌性提高，結(jié)合系統(tǒng)對非氧化物結(jié)合Al2O3基澆注料常溫斷裂行為影響不顯著。
　　本工作研究了結(jié)合體系對剛