几种微粉对刚玉质浇注料结构与性能的影响研究

摘要

以刚玉质浇注料为研究对象，通过分别添加不同种类的微粉（活性α-Al2O3微粉、α-Al2O3纳米粉、SiO2超微粉和Al2O3/SiO2凝胶粉），研究了含有不同微粉加入量的刚玉质浇注料经不用温度处理（110℃×24h烘干和1100℃×3h和1500℃×3h热处理）后的显气孔率，体积密度，孔径分布，永久线变化率等结构参数和常温抗折强度、耐压强度，高温抗折强度，抗热震性能等性能；用SEM分析了试样的显微形貌，用XRD分析了试样经不同温度处理后的物相组成，并研究了气孔结构对刚玉质浇注料强度的影响。 在刚玉质浇注料中添加适量活性α-Al2O3微粉或纳米Al2O3粉能促进材料的致密化，降低材料的显气孔率及气孔孔径，增大体积密度，从而改善材料在常温下的显微结构。添加适量微、纳米粉可促进材料的烧结，使材料结构变得致密，抗折强度和耐压强度得以提高。α-Al2O3微粉或纳米Al2O3粉的引入还能改善材料的高温抗折强度和抗热震性能。经过110℃、1100℃和1500℃热处理的试样，抗折强度与<0.2μm的气孔孔径的关联度较大，耐压强度与<0.5μm的气孔孔径的关联度较大。 添加Al2O3/SiO2凝胶粉的刚玉质浇注料经110℃×24h烘干和经1100℃×3h和1500℃×3h热处理后，试样的显气孔率、抗折强度和耐压强度均随凝胶粉加入量的增加而增大，致密度随凝胶粉加入量的增加而减小。同时，Al2O3/SiO2凝胶粉的加入使浇注料的高温抗折强度和抗热震性下降。在凝胶粉添加量为6wt％时，浇注料的高温抗折强度最小，抗热震性能最差。经110℃和1100℃处理后试样的抗折强度和耐压强度与<0.2μm和0.5～1μm的气孔孔径的关联度较大；经1500℃热处理后的试样的抗折强度和耐压强度与1～3μm和>9μm孔径的关联度较大。 在刚玉质浇注料中添加的SiO2超微粉能有效地填充浇注料的空隙，使材料的孔径减小，显著降低材料的显气孔率，提高材料的体积密度。添加SiO2超微粉能促进材料的烧结，使材料的致密化程度、抗折强度和耐压强度得以提高。SiO2超微粉的加入增大了试样的高温抗折强度：在SiO2超微粉加入量为6wt％时，试样的高温抗折强度达到最大值，但此时试样的抗热震性最差。研究还发现，45～90μm的气孔孔径区间对浇注料强度的影响最为显著，试样经相同温度热处理后，气孔孔径分布与浇注料抗折强度的关联度大于与耐压强度的关联度。随着热处理温度的提高，不同气孔孔径区间与浇注料耐压强度的总体关联度先增加，后减小；而与浇注料抗折强度的总体关联度则一直增加。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1不定型耐火材料概况

1.2不定型耐火材料的分类

1.2.1按结合剂种类分类

1.2.2按耐火骨料品种分类

1.2.3按施工制作方法分类

1.3耐火浇注料的结合系统

1.4分散剂在耐火浇注料中的应用

1.5微粉在耐火浇注料的应用

1.5.1 SiO2超微粉在耐火浇注料中的应用

1.5.2 Al2O3微粉在耐火浇注料中的应用

1.5.3凝胶在耐火浇注料中的应用

1.5.4氧化铝纳米粉在耐火材料中的应用

1.6耐火浇注料性能的影响因素

1.6.1浇注料流变性的影响因素

1.6.2浇注料常温强度的影响因素

1.6.3浇注料高温抗折强度的影响因素

1.6.4浇注料的抗热震性能的影响因素

1.7灰色关联分析理论

1.8研究目的、意义及主要内容

1.8.1研究目的及意义

1.8.2主要研究内容

第二章α-Al2O3微粉／纳米Al2O3粉对刚玉质浇注料结构与性能的影响

2.1浇注料试样的制备及检测

2.2试验结果及分析

2.2.1 α-Al2O3微粉／纳米Al2O3对浇注料流动性的影响

2.2.2 α-Al2O3微粉／纳米Al2O3对浇注料气孔率和体积密度的影响

2.2.3 α-Al2O3微粉／纳米Al2O3对浇注料线膨胀的影响

2.2.4 α-Al2O3微粉／纳米Al2O3对浇注料抗折强度和耐压强度的影响

2.2.5 α-Al2O3微粉／纳米Al2O3对浇注料高温抗折强度的影响

2.2.6 α-Al2O3微粉／纳米Al2O3对浇注料抗热震性的影响

2.2.7 α-Al2O3微粉／纳米Al2O3对浇注料孔径分布规律的影响

2.2.8强度与孔径分布的相关性分析

2.3本章结论

第三章Al2O3／SiO2凝胶粉对刚玉质浇注料结构与性能的影响

3.1浇注料试样的制备及检测

3.2性能检测结果及分析

3.2.1 Al2O3／SiO2凝胶粉对浇注料流动性的影响

3.2.2 Al2O3／SiO2凝胶粉对浇注料气孔率和体积密度的影响

3.2.3 Al2O3／SiO2凝胶粉对浇注料线膨胀的影响

3.2.4 Al2O3／SiO2凝胶粉对浇注料抗折强度和耐压强度的影响

3.2.5 Al2O3／SiO2凝胶粉对浇注料高温抗折强度的影响

3.2.6 Al2O3／SiO2凝胶粉对浇注料抗热震性的影响

3.2.7.Al2O3／SiO2凝胶粉对浇注料孔径分布规律的影响

3.2.8强度与孔径分布的相关性分析

3.3本章结论

第四章SiO2超微粉对刚玉质浇注料结构与性能的影响

4.1浇注料试样的制备及检测

4.2试验结果及分析

4.2.1 SiO2超微粉对浇注料流动性的影响

4.2.2 SiO2超微粉对浇注料气孔率和体积密度的影响

4.2.3 SiO2超微粉对浇注料线膨胀的影响

4.2.4 SiO2超微粉对浇注料抗折强度和耐压强度的影响

4.2.5 SiO2超微粉对浇注料高温抗折强度的影响

4.2.6 SiO2超微粉对浇注料抗热震性的影响

4.2.7 SiO2超微粉对浇注料孔径分布规律的影响

4.2.8强度与孔径分布的相关性分析

4.3本章结论

第五章结论

参考文献

研究生期间研究成果

致谢