不同結(jié)合體系剛玉基澆注料熱態(tài)強(qiáng)度衰減機(jī)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(huì)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(huì)導(dǎo)致1200℃后澆注料的熱態(tài)抗折強(qiáng)度出現(xiàn)顯著衰減的現(xiàn)象。因此，研究水泥加入量對(duì)鋁硅質(zhì)澆注料熱態(tài)強(qiáng)度-溫度關(guān)系的影響并嘗試揭示其機(jī)理變得非常重要。
　　為了揭示結(jié)合系統(tǒng)對(duì)剛玉基澆注料熱態(tài)抗折強(qiáng)度-溫度演變關(guān)系和斷裂行為的影響，通過(guò)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(wú)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(duì)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(qiáng)度衰減機(jī)理。
　　對(duì)非氧化物結(jié)合Al2O3基澆注料而言，水泥的引入會(huì)顯著降低1400℃時(shí)試樣的熱態(tài)抗折強(qiáng)度，其值由無(wú)水泥時(shí)的21.6MPa降至水泥加入量5％時(shí)的0.64MPa。加入水泥的試樣，120

3、0℃開(kāi)始出現(xiàn)塑性變形；水泥加入量為3-5%的試樣，1400℃時(shí)出現(xiàn)粘滯變形；而無(wú)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(xiàn)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(huì)形成鈣長(zhǎng)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(duì)于無(wú)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(qiáng)度的保持。

4、粘滯變形是含水泥試樣熱態(tài)強(qiáng)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(duì)氧化物結(jié)合Al2O3基澆注料而言，水泥的引入亦會(huì)顯著降低1400℃時(shí)試樣的熱態(tài)抗折強(qiáng)度，其值由無(wú)水泥時(shí)的13.7MPa降至水泥加入量5%時(shí)的1.68MPa。水泥加入量高的試樣中，結(jié)合相為低熔點(diǎn)鈣長(zhǎng)石或低軟化點(diǎn)的玻璃相，玻璃相多且連續(xù)分布。對(duì)無(wú)水泥的試樣而言，結(jié)合相則為針柱狀莫來(lái)石，玻璃相孤立存在于針柱狀莫來(lái)石構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)中，有利于1400℃時(shí)

5、的熱態(tài)強(qiáng)度。
　　氧化物結(jié)合Al2O3基澆注料中，結(jié)合系統(tǒng)對(duì)澆注料常溫?cái)嗔研袨橛绊戯@著。低水泥和超低水泥剛玉基澆注料的載荷-位移曲線(xiàn)呈線(xiàn)性，屬典型的脆性斷裂，表明澆注料的韌性差；無(wú)水泥剛玉基澆注料的載荷-位移曲線(xiàn)呈非線(xiàn)性，屬準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)斷裂，說(shuō)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(duì)非氧化物結(jié)合Al2O3基澆注料常溫?cái)嗔研袨橛绊懖伙@著。
　　本工作研究了結(jié)合體系對(duì)剛