Sialon粉体对刚玉质浇注料结构与性能的影响研究

摘要

本文以刚玉质浇注料为研究对象，分析了Sialon的含量及固溶度对其基质流变性、浇注料的主要物理性能及抗渣性能的影响。
　　 在浇注料基质流变性的研究中，测定了浇注料基质中α-Al2O3微粉、SiO2和Sialon粉体的ζ-电位随pH值改变的变化趋势，并分别测定了三聚磷酸钠、FS2O、柠檬酸铵和柠檬酸钠四种分散剂对基质浆体流变性的影响。结果表明：当浆体pH值呈强碱性时，基质浆体ζ-电位绝对值较大，分散性较好；分散剂的加入可以改善基质的流变行为，对于刚玉细粉-Sialon-水泥-硅微粉系统，加入0.06wt％三聚磷酸钠时浆体分散效果最好；Sialon的加入对基质流变性存在负面影响，其固溶度值越大基质流变性越好。
　　 将加入不同含量和不同固溶度Sialon粉体的刚玉质浇注料经110℃x24 h、1100℃×3h、1600℃×3 h热处理，研究了Sialon的含量和固溶度对浇注料常规物理性能的影响。实验结果表明：Sialon的加入会使浇注料显气孔率增大，体积密度减小，永久线膨胀率增大，但可以提高浇注料经中温（1100℃×3 h）和高温（1600℃×3 h）处理后的常规物理性能。随着固溶度的增大，浇注料气孔率减小、体积密度增大，经1100℃×3 h处理的试样线变化率呈膨胀趋势，常温抗折强度和耐压强度均下降，而经1600℃烧后试样线变化率则出现收缩，常温抗折强度和耐压强度均先升高后降低。
　　 采用两种不同碱度（CaO/SiO2=1.0和3.4）的渣，用静态坩埚法（1600℃×3 h）分别在空气气氛和还原气氛（埋炭）下进行抗渣实验，研究了Sialon的加入量和固溶度对浇注料抗渣性能的影响，并通过XRD、SEM等手段探讨了熔渣侵蚀机理。结果表明：Sialon的加入能显著提高浇注料的抗渗透性，但抗渣侵蚀能力随Sialon的引入而略有减弱。试样在还原气氛中有更好的抗侵蚀能力。在氧化环境下，Sialon抗高碱度渣的能力要强于抗低碱度渣的能力。随着Sialon固溶度的增大，其抗渣侵蚀性能稍有下降，而其抗渗透能力则明显增强。熔渣对浇注料的侵蚀为“溶解-析出”机制，即熔渣将刚玉溶解，而在液相中析出C2AS和CA6。