α-Al_2O_3纳米粉复合高纯刚玉砖基质颗粒组成的研究

研究了α-Al2O3纳米复合高纯刚玉砖基质中的微粉、α-Al2O3纳米粉的加入量对基质流变性的影响,结合试样的烧后性能确定其基质的最佳颗粒组成。结果表明:随着α-Al2O3微粉加入量的增加,泥浆的粘度和剪切应力逐渐减小,当α-Al2O3微粉加入质量分数为14%时,粘度值最低,继续增加α-Al2O3微粉,泥浆的粘度和剪切应力逐渐升高;随着α-Al2O3纳米粉加入量的增加,泥浆的粘度和剪切应力逐渐增大。固定微粉含量,随着α-Al2O3纳米粉加入量的逐渐增加,刚玉砖的体积密度、常温抗折强度及高温抗折强度先增大后减小,当α-Al2O3纳米粉加入量为1%时,三者均达到最大值。综合以上研究,确定基质颗粒组成为:纳米粉含量为1%,微粉含量为8%,细粉为31%。

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。

α-Al_2O_3纳米粉对高纯刚玉制品高温力学性能的影响

研究了加入α-Al_2O_3纳米粉对高纯刚玉砖高温强度和抗热震性的影响,即分别引入0、0.5%、1%、2%和3%的α-Al_2O_3纳米粉及0、4%、8%和12%的α-Al_2O_3微粉的试样在1300℃、1400℃、1500℃和1600℃下保温5h煅烧后测定高温抗折强度(1400℃)和抗热震性(ΔT=1100℃,水冷1次)。结果表明同时加入α-Al_2O_3纳米粉和α-Al2O3微粉可以显著提高制品的高温强度,抗热震性也有一定改善;加入1%α-Al_2O_3纳米粉和8%α-Al_2O_3微粉,1500℃5h烧后试样的高温抗折强度(1400℃)达到24.6MPa。