全氧燃烧玻璃窑用耐火材料抗碱蒸气侵蚀性研究

采用坩埚法对全氧燃烧玻璃窑用优质硅砖、零膨胀硅砖、熔铸锆刚玉砖(AZS33)、α-β刚玉砖于1600℃保温24 h进行了抗碱蒸气侵蚀性对比试验,并对侵蚀后试样进行了显微结构分析。结果表明:1)优质硅砖和零膨胀硅砖显气孔率较高,在高温碱蒸气条件下,硅砖中的钙硅氧化物和玻璃相不断析出滴落,持续溶解SiO_(2)颗粒,抗碱蒸气侵蚀性差;2)熔铸锆刚玉砖在碱蒸气的作用下,产生较多的玻璃相,玻璃相滴落后留下气孔,但熔铸锆刚玉砖显气孔率低,碱蒸气侵蚀渗透慢,抗碱蒸气侵蚀性优良;3)α-β刚玉砖的玻璃相含量低,显气孔率低,碱蒸气侵蚀后骨架结构保持完整,抗碱蒸气侵蚀性更优;4)4种砖抗碱蒸气侵蚀性能的优劣顺序为:α-β刚玉砖>熔铸锆刚玉砖>零膨胀硅砖>优质硅砖。

含锆耐火材料的研究进展

综述了高锆质材料、含锆镁质材料、含锆钙质材料、含锆刚玉质材料及非氧化物-ZrO_(2)复合耐火材料的研究概况,发现:1)合理选择ZrO_(2)原料的稳定剂类型,可以有效改善高锆质耐火材料的抗热震性能并提高使用寿命;2)预合成原料(镁锆砂、CaZrO_(3)、锆莫来石、造粒氧化锆微粉和Zr(OH)_(4)凝胶等)和轻质含ZrO_(2)原料(ZrO_(2)空心球微珠等)可以在镁质、钙质及刚玉质耐火材料中取得较好的应用效果;3)锆英砂适用于制备非氧化物-ZrO_(2)复合材料及部分不定形耐火材料。基于此,提出了含锆耐火材料未来需要重点关注的研究方向。

浅谈高锂玻璃对熔铸锆刚玉砖的侵蚀

通过静态侵蚀和动态侵蚀实验研究高锂玻璃对熔铸锆刚玉砖的侵蚀程度,测试了实际生产中高锂玻璃液对窑炉中的熔铸锆刚玉砖侵蚀后的表面成分,分析了高锂玻璃对熔铸锆刚玉砖侵蚀严重的原因。研究结果表明,原料中的锂元素对熔铸锆刚玉砖的侵蚀严重,这是由于锂离子半径小且化合价低,扩散系数大,更容易与熔铸锆刚玉砖中的酸性氧化物SiO_(2)和两性氧化物A1_(2)O_(3)反应,进而造成侵蚀。

一种玻璃窑用锆英石捣打料的研制与应用

为了降低锆英石捣打料的成本,提高施工现场的施工效率,提高锆英石捣打料的质量,以锆英石砖、锆英石砂为骨料,锆英石粉、锆英石微粉、再生电熔锆刚玉粉为细粉,研究了工业磷酸(85%)、硅溶胶(40%)两种不同结合剂作用下电熔锆刚玉粉加入量的试验。结果表明:添加5%再生电熔锆刚玉粉,用硅溶胶(浓度40%)作为结合剂的锆英石捣打料,养护时间短、显气孔率低、强度高,且具有良好的施工性能。在进行的工业试验中,使用超过4年均保持良好,能满足玻璃熔窑池底使用寿命及施工的要求,效果较好。

矾土基电熔锆刚玉和锆莫来石合成料的制备、性能与结构

研究了以高铝钒土为熟料和锆英砂为原料、采用电熔工艺法制备的矾土基电熔锆刚玉和锆莫来石合成料的理化性能、物相组成和显微结构,并用这些合成料制备了Al2O3 -ZrO2 -C试样,检测其常温物理性能、高温抗折强度和抗热震性;同时还与氧化铝基电熔锆刚玉和锆莫来石合成料进行了相应性能的比较。结果表明,矾土基电熔合成料的化学矿物组成、性能和显微结构均与氧化铝基电熔锆刚玉和锆莫来石合成料的相似,而且用其生产的Al2O3 -ZrO2 -C制品的性能也达到了用氧化铝基电熔合成料所能达到的水平,可用于实际生产。

氧化锆对刚玉-尖晶石浇注料热震稳定性的影响

以刚玉、尖晶石、纯铝酸钙水泥和氧化铝微粉为主原料 ,研究了氧化锆对刚玉 -尖晶石浇注料热震稳定性的影响 ,并采用X射线衍射和扫描电镜分析了试样的相组成和显微结构。结果表明 :加入约 3%的氧化锆可以大幅度提高刚玉 -尖晶石浇注料的热震稳定性 ,但过多的氧化锆对刚玉 -尖晶石浇注料的热震稳定性不利 ;含锆刚玉 -尖晶石浇注料热震稳定性提高的机理为微裂纹增韧。

氮化硼对锆刚玉莫来石材料力学性能及显微结构的影响

研究了锆刚玉莫来石－氮化硼夏合材料的显微结构及力学性能，结果表明：在锆刚玉莫来石基质中引入氮化硼，降低材料的抗折强度，但可提高断裂韧性。这是氮化硼的微裂纹增韧作用所致。氮化硼的编织状结构可阻碍晶界的滑移，降低材料高温强度的衰减率。材料内生成的针状９Ａｌ＿２Ｏ＿３·２Ｂ＿２Ｏ＿３，在断裂过程中产生拔出效应，有利于力学性能的提高。

锆刚玉莫来石－氮化硼系复合材料抗热震性的研究

对以锆刚玉莫来石为基引入１０％～３０％（以质量计，下同）ＢＮ和以ＢＮ为基引入１０％～３０％锆刚玉莫来石的两类试样进行了抗热震性的研究。结果表明：在氧化物基料中引入ＢＮ，可以明显提高材料的抗热震性，认为这主要是ＢＮ的热膨胀系数的各向异性而引起的大量微裂纹所致。在ＢＮ基料中引入不超过２０％锆刚玉莫来石时，材料仍保持其优良的抗热震性。ＢＮ的编织状结构可以缓冲热震应力，阻碍热震裂纹的扩展。

锆刚玉莫来石—氮化硼复合材料的抗氧化性能研究

推导了锆刚玉莫来石—氮化硼复合材料１０００～１２００℃温度范围内的氧化动力学模型，并用实验数据予以验证。

锆刚玉莫来石-碳化硅复合材料的显微结构

采用OM、SEM、TEM及EDAX等手段研究了锆刚玉莫来石-碳化硅复合材料的显微结构。结果表明,ZrO_2及SiC均匀地分散于刚玉/莫来石构成的基质中。刚玉-刚玉(或莫来石)及莫来石-莫来石的晶间表面多数存在非晶质薄膜,但也有刚玉-莫来石两相直接结合的相界因扩散而形成固溶层。ZrO_2-刚玉(或莫来石)及SiC-刚玉(或莫来石)的相表面因相间扩散形成固溶层或扩散层而皆属直接结合。在刚玉和莫来石晶体里观察到有晶内ZrO_2存在,其形成原因可能是在烧结过程中,刚玉或莫来石晶体再结晶长大而包裹ZrO_2微粒所致。

添加熔铸锆刚玉微粉锆英石捣打料的烧结性和抗蚀性

采用行星磨微细化的熔铸锆刚玉微粉(fused corundum zirconia micropowder,mp-FAZS)改善玻璃窑池底用锆英石捣打料的烧结性和抗蚀性。测试1350℃渣蚀48h坩埚侵蚀深度等性能,结合显微结构观察,讨论含5%～25%(质量分数)mp-FAZS,1200～1400℃烧结后样品的显气孔率、侵蚀深度与mp-FAZS含量和烧结温度的关系。结果表明:添加mp-FAZS能明显改善捣打料的烧结性和抗蚀性,25%mp-FAZS,1400℃烧结样品显气孔减少高达34%,侵蚀深度下降近5倍。mp-FAZS助烧和抗蚀机制主要为mp-FAZS中的玻璃相和高表面能促进捣打料烧结性以及由FAZS、斜锆石和刚玉相所形成的侵蚀界面能够提高其抗蚀性。

锆刚玉莫来石对氮化硼材料显微结构及力学性能的影响

研究了锆刚玉莫来石对氮化硼材料显微结构及力学性能的影响。试验结果表明，氮化硼呈编织状结构构成基体的骨架，氧化物颗粒分布于编织状结构的空隙处，起弥散强化和韧化的作用。随锆刚玉莫来石引入量的加大，材料的韧性、室温及高温抗折强度提高。材料内生成的９Ａｌ＿２Ｏ＿３·２Ｂ＿２Ｏ＿３（Ａ＿９Ｂ＿２），呈细条状存在，在材料断裂时会产生拔出效应。同时，对材料在空气和氮气中的高温强度变化规律进行了研究。

纳米氧化锆增韧刚玉质陶瓷蓄热体的性能研究

以板状刚玉细粉、活性α-Al2O3微粉为主要原料,脱硅锆或不同Y2O3含量的纳米ZrO2为添加剂,CMC为结合剂,在200 MPa液压压力下半干法压制成型,经1550℃2 h烧成,制备了刚玉质陶瓷蓄热体试样,检测烧后试样的常温抗折强度、常温耐压强度、抗热震性,并借助SEM分析了其显微结构。结果表明:引入纳米ZrO2与引入脱硅锆相比,纳米ZrO2作为第二相粒子弥散分布于刚玉质陶瓷蓄热体的内部,提高了其强度和抗热震性;纳米ZrO2的增韧效果与其引入时的晶型有关,引入的ZrO2全部为立方晶型时不能发生相变增韧,仅发生微裂纹增韧,增韧效果小,而引入的ZrO2存在适量四方和单斜晶型时通过相变增韧和微裂纹增韧的共同作用提高了刚玉质陶瓷蓄热体的韧性。

锆刚玉—莫来石泡沫陶瓷过滤器的研究及应用

以氧化铝粉和锆英石粉为原料，通过反应烧结制成了锆刚玉—莫来石泡沫陶瓷过滤器，研究了锆英石对抗弯强度和抗热震性的影响，对球墨铸铁和铸钢的过滤试验结果表明，过滤后的材料夹杂物减少，冲击韧性明显提高。

氧化铝和锆英石合成锆刚玉莫来石材料的烧结机理

氧化铝和锆英石混合物加热过程变化可分三个阶段：①初期致密化阶段，②分解反应阶段，③重结晶烧结阶段。莫来石化反应和伴随ZrO2聚集体的封闭气孔形成是影响烧结过程的主要因素。加入Mg2＋对锆刚玉莫来石材料的烧结起着促进作用，烧结的关键阶段在1370～1420℃之间。

ZrO_2和TiO_2对刚玉质陶瓷蓄热体热震稳定性的影响

采用板状刚玉(<0.044 mm)、活性氧化铝(d50=1.7μm)为主要原料,CMC为结合剂,分别制备了无添加剂、添加TiO2、添加ZrO2以及复合添加ZrO2和TiO2 4种刚玉质陶瓷蓄热体试样;试样经1550℃保温2 h热处理后,检测了其热震稳定性、显气孔率和热膨胀系数。结果表明:与无添加剂和单独添加TiO2、单独添加ZrO2的刚玉质陶瓷蓄热体试样相比,复合添加ZrO2和TiO2的刚玉质陶瓷蓄热体试样的热震稳定性显著提高,其原因是:ZrO2的马氏体相变产生微裂纹增韧、钛酸铝(AT)与刚玉的线膨胀系数差形成微裂纹增韧及AT的线膨胀系数低三者协同增韧的机制显著提高了刚玉质陶瓷蓄热体试样的热震稳定性。

锆刚玉莫来石材料的热机械性能

本文研究刚玉莫来石材料高温机械性能以及氧化锆与氧化钛加入物对其性能的影响，该结果与显微结构变化有关。基于这些研究结果。

煤灰渣在Cr_2O_3-Al_2O_3-ZrO_2砖表面润湿与渗入行为的研究

将灰分(w)为6.81%,挥发分(w)为32.68%的煤制成煤灰后,压成圆柱形的煤灰柱放在Cr2O3(w)含量约为90%的Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖上,再推入管式加热炉中,在Ar气氛下,通过升温试验(升温至1200℃)和保温试验(升温至1165℃保温20min),考察了煤灰渣在Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖表面的润湿与渗入行为。结果表明无论是升温试验还是保温试验,煤灰柱的变化过程完全一致,都经历了变形、熔融和润湿等一系列的变化。对升温试验过程中煤灰柱变化的观察和照片的处理结果均表明煤灰柱在1100℃时局部凹进去形成不规则形状;在1165℃时煤灰完全熔化,煤灰柱变成半球形;在1180℃时接触角<90°,煤灰渣开始在Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖表面发生润湿。对升温试验后的Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖表面和渣表面的化学组成分析表明有大量Fe堆积在煤灰渣与Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖表面接触处,而邻近处几乎没有发现Fe,可能是由于Fe与Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖中的一些组分形成了某种晶相,使得Fe很难进入Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖;接近煤灰渣的Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖表面组成中出现了Ca,说明熔融灰渣中的Ca渗入Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖;同时,煤灰渣中出现了Cr,表明在熔融灰渣渗入Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖的同时,砖中的Cr也熔入了熔渣中。

锆刚玉-莫来石质泡沫陶瓷过滤器的研制

以刚玉粉、锆英石粉、SiO2微粉、聚乙烯亚胺（PEI）等为主要原料，以孔数（PPI）为10～15的软质聚氨酯泡沫为载体，采用有机泡沫浸渍法于1400℃ 6h烧后制备了锆刚玉-莫来石质泡沫陶瓷过滤器，分别研究了聚乙烯亚胺、锆英石和SiO2微粉的加入量对浆料稳定性、过滤器强度和抗热震性的影响。结果表明：当聚乙烯亚胺加入量为0．08％（质量分数，下同），锆英石加入量为20％，SiO2微粉加入量为3％时，采用合适的工艺可制备出气孔率大，强度高，抗热震性好的锆刚玉-莫来石质泡沫陶瓷材料。其具体性能指标为：气孔率83％，耐压强度2．4MPa，抗折强度为1．3MPa，抗热震性达6次。

耐高温氧化锆-刚玉-莫来石复相陶瓷的制备及其抗热震性

以煤系高岭土、α-Al_2O_3和部分稳定氧化锆(PSZ,3%mol Y_2O_3)为原料,制备了耐高温氧化锆-刚玉-莫来石复相陶瓷。采用XRD、SEM等测试技术对样品的物相组成及显微结构进行了表征,研究了PSZ添加量(分别为5wt%、10wt%、15wt%、20wt%、25wt%、30wt%)对样品物理性能、高温塑性变形及抗热震性的影响。结果表明:由于采用含3%mol Y_2O_3的PSZ,Y_2O_3在高温下起到了烧结助剂的作用,致使样品的烧成温度显著降低;同时随着PSZ添加量的增加,样品的抗折强度增加。经最佳烧成温度烧成的各样品的抗折强度分别达到147.4 MPa、161.3 MPa、205.9 MPa、234.4 MPa、294.0 MPa、385.0 MPa。当PSZ的最佳添加量为10wt%时,样品具有较低的高温塑性变形及良好的抗热震性;当PSZ添加量继续增加,样品在高温易产生液相,抗蠕变及抗热震性降低。SEM显微结构研究表明,随着氧化锆添加量增加,样品结构越致密,增强效果越显著。XRD分析结果表明,复相陶瓷具有良好的耐高温性能,热震前后样品的物相组成不变,均为莫来石、刚玉、m-Zr O_2和t-Zr O_2。