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    解決氧化鋁空心球制品抗熱震性差的問題

    添加時間:2017年5月22日  瀏覽次數:

                       

        高純氧化鋁空心球制品的基質部分主要組成為剛玉,剛玉的熱膨脹系數較大,這是導致該材料熱震穩定性差的主要原因之一。通過引入熱膨脹系數較小的第二相來構成符合材料,利用兩者之間膨脹系數失配造成的微裂紋,改善耐火材料的抗熱沖擊性能,從而有效的提高試樣的抗熱震性能。高溫氧化鋁空心球制品的基質部分組成為燒結氧化鋁,而燒結氧化鋁的平均線膨脹系數較大,從而導致該制品的熱震穩定性差,通過在基質中引入適量的氧化鎂,使其在燒制過程中原位反應生成平均線膨脹系數較小的第二相--鎂鋁尖晶石的線膨脹系數為7.6×10-6℃-1,小于氧化鋁的線膨脹系數8.8×10-6℃-1,兩者之間的膨脹系數失配會造成微裂紋,可有效地緩沖吸收溫度波動產生的熱應力,從而提高試樣的抗熱震性能。
        另一個影響氧化鋁空心球制品抗熱震性差的原因是結構的致密程度。而含有氧化鎂的氧化鋁空心球隔熱材料中,基質要發生尖晶石化反應,產生體積膨脹,這個結論可以明顯的從反應物和生成物的摩爾體積的研究中看出來。上式中氧化鎂的摩爾體積為11.26cm3/mol,氧化鋁的摩爾反應體積增加了2.71cm3,相當于在固態反應期間體積膨脹了7.35%。但是這個7.35%的膨脹率僅是理論上存在的,他指由全致密的氧化鎂(3.58g/cm3)和全致密的氧化鋁(3.99g/cm3)反應生成全致密的尖晶石(3.60g/cm3)所產生的膨脹率。但若氧化鎂和氧化鋁以微粉形式參加反應而不是以塊狀形式參加反應,則固相反應所產生的膨脹率要比理論計算的7.35%要大的多,資料記載最大體積膨脹達到20.7%,幾乎是理論值的3倍。
        由于這種膨脹反應的存在,造成材料結構疏松形成諸多微裂紋。同時,也使得材料的燒成線變化隨著氧化鎂含量的增多而變大,而材料的體積密度、常溫耐壓強度卻隨著氧化鎂含量增加而降低。試樣不含氧化鎂時,材料燒結的較為致密,斷口多處為傳球斷裂,強度較高;而氧化鎂含量為5%的試樣結構較為疏松,斷口處多為沿球斷裂,強度較低。
        氧化鎂含量為0%時,材料中空心球骨料和基質部分結合十分緊密,很少有孔隙存在,而氧化鎂含量為5%的材料中空心球骨料和基質結合不是很緊密,空心球骨料與空心球骨料、基質與空心球骨料之間有大量的小孔隙存在,而正是這些孔隙在材料急冷急熱產生熱應力時起到了緩沖的作用,使得材料的抗熱震性能有所提高。
        當氧化鎂的含量超過一定數量時,氧化鎂和氧化鋁之間的膨脹反應過度,結構的疏松對材料強度的直接破壞作用大于抗熱震時的貢獻作用,此時反而起到負面作用。因此,在氧化鋁空心球隔熱材料的基質部分中加入適量的氧化鎂成份,形成一定量的鎂鋁尖晶石相,提高了材料的抗熱震性能。
        高溫型氧化鋁空心球制品荷重軟化溫度沒有降低,高溫體積穩定性均較好,且導熱系數降低了22-25%,更利于窯爐的保溫節能,降低能源損耗。

    關鍵詞:氧化鋁空心球制品   
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