电熔法板状刚玉的制备及其性能

采用电熔法以γ－Ａｌ２Ｏ３粉料为原料制备出晶体发育充分的板状刚玉．对其进行了化学成分、ＸＲＤ和ＳＥＭ分析，并做了应用实验．结果表明电熔法板状刚玉的显微结构与ＡＬ－ＣＯＡ板状氧化铝是一致的；电熔法板状刚玉细粉用作耐火制品的基质料可提高抗折强度，改善抗热震性．

微孔刚玉和板状刚玉耐火材料的抗渣性对比

分别以微孔刚玉和板状刚玉为原料,按粒度为3～1、≤1和≤0.088 mm的原料质量分数分别为35%、30%和35%配料,外加4%的纸浆废液作结合剂,压制成坩埚试样,在1 600℃保温3 h烧成后,加入10 g碱度为3.2的转炉终渣,在1 600℃保温3 h条件下进行抗渣试验,然后测量并计算试样的侵蚀指数和渗透指数,并对侵蚀后试样进行了形貌观察、元素面分布分析和微区成分分析。结果表明:两种刚玉质耐火材料的抗渣侵蚀性基本相同,但是,以微孔刚玉制备的试样的抗渣渗透性却比以板状刚玉制备的差。

烧结板状刚玉的制备及性能研究

烧结板状刚玉具有优异的体积稳定性、抗热震性、机械强度、耐磨性和抗酸碱侵蚀能力,极高的耐火度,优越的抗蠕变性和抗剥落性等特性,具有广泛的应用前景。采用超高温竖窑工艺制备烧结板状刚玉,研究了产品的显微结构和物理性能。结果表明,经1 900℃高温烧结后形成了板片状组织,晶内含有大量的圆形闭口气孔。物理性能测试表明,其体积密度为3.68 g/cm3,显气孔率小于3%,吸水率小于0.8%。

板状氧化铝和电熔法板状刚玉的晶体形貌

ＡＬＣＯＡ板状氧化铝和电熔法板状刚玉系具有板片状晶体形貌的α－Ａｌ２Ｏ３多晶集合体──具有裂理面的聚片双晶

电熔法板状刚玉的技术开发

采用电熔工艺可以生产出以α－Ａｌ２Ｏ３为主晶相的板状刚玉。其理化指标如下：Ａｌ２Ｏ３９９．１１％，ＳｉＯ２０．０７％，Ｆｅ２Ｏ３０．０４％，Ｎａ２Ｏ０．２３％，颗粒体积密度３．８９ｇ／ｃｍ３。

电熔法板状刚玉的技术开发

阐明了用电熔法生产板状刚玉的构思和工艺要点、板状刚玉的组成与结构。从原理上判断和估计了电熔板状刚玉结晶体和阔气孔的形成条件。最后点明电熔法的优点。

电熔致密刚玉和板状刚玉对刚玉-莫来石材料结构与性能的影响

以电熔致密刚玉、板状刚玉、电熔莫来石、可引入硅源和铝源的复合粉体为主要原料,研究了电熔致密刚玉和板状刚玉对烧后(1600、1700℃)刚玉-莫来石材料结构与性能的影响。结果表明:1)电熔致密刚玉的反应活性较低,原位莫来石缓慢持续生成,晶粒数量较少、尺寸较大,而板状刚玉的反应活性相对较高,原位莫来石晶粒数量较多、尺寸较小、分布均匀;2)同一温度烧后,板状刚玉-莫来石材料的显气孔率相对较高,烧后线变化率较小,弹性模量、常温抗折强度和耐压强度较低,抗热震性更优异;3)烧成温度由1600℃提高到1700℃,两种材料的烧结程度提高,气孔聚结,原位莫来石晶粒长大,高温抗折强度提高,但热膨胀系数失配程度也随之增大,导致常温抗折强度均低于高温抗折强度,其中电熔致密刚玉-莫来石材料中原位莫来石发育长大更为明显,因而常温耐压强度和抗折强度降低。

电熔法板状刚玉与ALCOA板状氧化铝的比较

对电熔法板状刚玉（ＦＴＣ）与ＡＬＣＯＡ板状氧化铝（ＴＡ）及电熔白刚玉（ＦＷＡ）用作基质料配料时对产品抗折强度及抗热震性的影响进行了对比研究。

板状刚玉骨料气孔结构及性能分析

为了研究板状刚玉骨料性能与其气孔结构之间的关系,选取市场上两种3~5 mm板状刚玉骨料A和B为研究对象,进行了化学组成、物相组成、显微结构和物理性能分析,同时采用X射线断层扫描(CT)技术对板状刚玉骨料的三维结构和气孔孔径分布进行了表征。结果表明:两种板状刚玉骨料的化学组成相近,晶粒尺寸均为20~100μm;除筒压强度外,两种板状刚玉骨料的其他物理性能无明显区别;板状刚玉骨料B较板状刚玉骨料A的平均气孔尺寸小,大尺寸气孔数量少,气孔分布均匀;结合显微结构和CT结果,平均气孔尺寸和大尺寸气孔数量是影响其强度的主要因素:气孔尺寸越大,大尺寸气孔数量越多,板状刚玉骨料的强度越低。

板状刚玉细粉和氧化铝微粉对铝矾土基喷涂料性能的影响

以铝矾土为主要原料,铝酸钙水泥、硅微粉为结合体系制备了铝矾土基喷涂料,分别经1000、1300和1500℃保温3h处理后,研究了板状刚玉细粉和氧化铝微粉对喷涂料试样性能的影响。结果表明:板状刚玉细粉和氧化铝微粉对铝矾土基喷涂料的体积密度影响不大,但经1000℃处理后,同时含有板状刚玉细粉和氧化铝微粉的试样表现出更高的抗折强度和耐压强度;仅含有氧化铝微粉的试样耐磨性能优于含有板状刚玉细粉的,而仅含有板状刚玉细粉试样的抗热震性能优于含有氧化铝微粉的。

板状刚玉在中国的发展状况

简述了板状刚玉在国内的4个发展阶段:初期接触阶段、了解发展阶段、尝试生产阶段、发展壮大阶段;介绍了板状刚玉生产的基本过程,包括球磨、成球、干燥和烧结;指出了板状刚玉的发展趋势,以及存在的外观颜色不稳定、烧结球形料分层比例大、产能过剩的风险等问题。

不同粒度板状刚玉对矾土基喷涂料性能的影响

以铝矾土为主要原料,铝酸钙水泥、硅微粉为粘合剂,分别研究不同粒度板状刚玉对矾土基喷涂料性能的影响。试样自然干燥24 h脱模后,再经110℃烘干24 h,分别于1 000、1 300、1 500℃热处理3 h,检测各温度热处理后试样的线变化率、体积密度、抗折强度、抗压强度以及试样的热膨胀系数、耐磨性能和抗热震性能。结果表明:经过1 300、1 500℃热处理后,试样的线收缩率随着板状刚玉粒度的减小而增大。此时,含有粒度小于45μm板状刚玉试样的抗折强度和抗压强度最大;经过1 300℃热处理后,细粒度的板状刚玉有利于提高试样的耐磨性能;含有粗粒度板状刚玉试样的抗热震性能优于含有细粒度板状刚玉试样的抗热震性能。

板状刚玉焙烧控制系统的优化设计

由于高温氧化铝进入竖炉,其物料的质量、输送和焙烧等诸多因素的参量干扰,给物料的严格高温处理过程将带来严峻考验,本文论述经反复的理论与实践检验,优化控制系统设计,克服各种干扰问题,稳定了竖炉的运转,大大提高板状刚玉焙烧质量。

棕色板状刚玉—具有高性能的合成耐火骨料

已开发出的介于高纯白色板状刚玉和低纯烧结矾土之间的棕色板状刚玉(BTA)值得称赞,它是通过高温液相烧结控制构成莫来石基质显微结构所研制出的唯一产品。本文第一段介绍了BTA的特点,改进了抗侵蚀性、具有极好的抗热震性,并且在耐火材料中具有抗断裂作用。第二段介绍了在某个碱度范围内(C/S比为1～4)与渣有关的公式,以及在升温过程中对耐侵蚀性和体积稳定性的评价结果。依据骨料的显微结构特征对这些结论进行了解释。

Al_(2) O_(3)-MgAl_(2) O_(4)复相骨料对刚玉-尖晶石浇注料抗渣性能的影响

为研究Al_(2)O_(3)-MgAl_(2)O_(4)复相骨料对刚玉-尖晶石浇注料抗渣性能的影响,在基质中添加与不添加尖晶石细粉的2种情况下,分别以板状刚玉骨料和Al_(2)O_(3)-MgAl_(2)O_(4)复相骨料制备了刚玉-尖晶石浇注料。先利用FactSage反应热力学软件计算了1600℃时板状刚玉和Al_(2)O_(3)-MgAl_(2)O_(4)复相骨料与熔渣之间的反应热力学,并采用浸泡法研究了2种骨料的抗渣性能,再采用静态坩埚法研究了2种骨料对浇注料抗渣性能的影响。结果表明:与板状刚玉骨料相比,Al_(2)O_(3)-MgAl_(2)O_(4)复相骨料侵蚀层中的裂纹细而少,遭受熔渣侵蚀后不易剥落,其过渡层中既有CA 6相也有尖晶石相,而且尖晶石相中固溶有Fe、Mn元素,该骨料不仅通过形成CA 6层来阻挡熔渣侵蚀,而且通过尖晶石吸收熔渣中FeO、MnO等物质而降低熔渣的黏度,进而起到抵抗熔渣侵蚀的作用。由Al_(2)O_(3)-MgAl_(2)O_(4)复相骨料替代板状刚玉骨料,浇注料试样的侵蚀和渗透面积百分率均有所降低,尤其在基质和骨料中同时引入尖晶石可更加有效地提高刚玉-尖晶石浇注料的抗渣性能。

不同碱度钢包渣模拟环境下板状刚玉孔隙结构的抗侵蚀作用

为了探究不同来源板状刚玉的使用性能差异,从而通过对原料的针对性选择实现耐火制品的长寿化应用。以不同碱度的钢包渣为侵蚀介质对3种不同显微结构特征的板状刚玉骨料进行侵蚀实验,揭示了不同显微结构对板状刚玉骨料抵抗熔渣侵蚀过程中界面反应的影响,明确了高碱度与低碱度环境下的优势孔隙结构与作用机制。研究表明:由于气孔簇结构的数量与侵蚀过程中的氧化铝溶解量成正比,在高碱度条件下(CaO和SiO_(2)质量比大于4),渣料界面会生成二铝酸钙(CA2)及六铝酸钙(CA_(6))的复合层状结构,起到一定的保护作用,复合层的厚度与气孔簇的数量成反比;在低碱度条件下(CaO和SiO_(2)质量比约等于1),圆形孔隙结构特点导致熔渣内生成大量CA_(6)细晶结构,抗侵蚀效果较差,而少量的气孔簇结构导致在骨料表面形成CA_(6)沉积层并生成更大尺寸CA_(6)晶体桥接区域,从而抵抗熔渣侵蚀。

金属-氮化物结合刚玉质滑板的结构与性能

由80%～90%板状刚玉及20%～10%金属铝组成的坯料经氮化处理(温度1100℃)后,再进行表面氧化处理(温度800℃),可制得显气孔率为2%的Al?AlN?Al2O3滑板材料,其1400℃高温抗折强度高达48.7MPa.该滑板材料浇钢的使用寿命是Al2O3?C滑板的2倍.显微结构分析表明,部分金属铝氮化形成AlN的体积膨胀效应及其对刚玉晶粒的结合作用,提高了材料的结构致密度和强度,赋予材料优良的抗钢液侵蚀性能.部分金属铝的高温塑性状态、金属铝及氮化铝的高导热性、刚玉与氮化铝的复相热失配等,是材料具有高抗热震性能的主要原因.

骨料种类对铁水包用Al_(2) O_(3)-SiC-C砖性能的影响

骨料作为耐火材料的重要组成部分,决定着材料的各项性能。分别以粒度均为5~3、3~1和≤1 mm的高铝矾土、电熔棕刚玉、板状刚玉为骨料,以电熔白刚玉(≤0.045 mm)、SiC(≤0.075 mm)、活性α-Al_(2)O_(3)微粉(≤0.045 mm)和鳞片石墨(≤0.15 mm)等为基质,以热固性酚醛树脂为结合剂制备了Al_(2)O_(3)-SiC-C砖,研究了骨料种类(高铝矾土、电熔棕刚玉、板状刚玉)对Al_(2)O_(3)-SiC-C砖常温力学性能、高温力学性能和抗渣性能的影响。结果表明:以板状刚玉为骨料时,由于其较高的致密度和较低的杂质含量,使得Al_(2)O_(3)-SiC-C砖具有最优的高温力学性能和抗渣性能;以高铝矾土为骨料时,由于其较高的气孔率和杂质含量,导致试样高温力学性能和抗渣性最差。

烧成制度和结合剂对刚玉-莫来石窑具性能的影响

以板状刚玉(粒度为3～1mm和≤1mm)、莫来石(粒度≤1mm)和αAl2O3微粉为原料,分别加入一定量的高岭土和硅胶-铝胶(其中Al、Si的物质的量比为3)作为结合剂,在燃油倒焰窑中经不同的烧成制度(分别加热至1000℃、1150℃、1200℃、1300℃和1500℃保温1h后,继续升温至1700℃烧成)烧制成刚玉-莫来石窑具材料,并对比研究了这两种结合剂在上述保温温度下处理1h后的相变化及其对刚玉-莫来石材料强度和抗热震性的影响。结果表明:硅胶-铝胶结合剂中莫来石的显著形成温度约为1150℃,远低于高岭土的1500℃;在相同的烧成制度下,以硅胶-铝胶为结合剂的刚玉-莫来石试样的常温抗折强度比以高岭土为结合剂的低,而其抗热震性优于以高岭土为结合剂的。

刚玉骨料种类对高纯刚玉制品性能的影响

为对比电熔白刚玉和板状刚玉对高纯刚玉砖性能的影响,分别以粒度≤3 mm电熔白刚玉和板状刚玉为骨料,≤75μm的氧化铝粉和d_(50)≈3. 5μm的氧化铝微粉为基质,采用机压成型,分别于1 650、1 700、1 750和1 800℃保温3 h烧成制备了w(Al_2O_3)≥99. 0%的高纯刚玉试样。对两种烧后试样的常温和高温力学性能、高温蠕变性、抗热震性以及抗渣性进行了测定和分析。结果表明:无论是以板状刚玉还是电熔白刚玉为原料的高纯刚玉制品,其最佳烧成温度均为1 750℃;以板状刚玉为骨料制备试样的力学性能更优,抗渣渗透性更好,且试样的抗蠕变性好。分析原因主要为:板状刚玉颗粒结晶小,表面粗糙,骨料与基质的结合性好,显微结构中多为微细、非贯通气孔;电熔白刚玉中存在少量的β-Al_2O_3团聚体析晶物,高温蠕变时形成了较多液相。因此,以板状刚玉为骨料制备的高纯刚玉耐火制品综合性能更优。