闭孔多孔氧化铝基耐火骨料的制备研究

摘要

传统耐火材料行业对耐火骨料的要求主要为高纯度和高密度，高纯度使得耐火材料具有许多优良性能，而高密度虽然可以在一定程度上提高耐火材料的抗渣侵蚀性能和高温强度，但其原料消耗高、隔热性能和抗热震性能较差。近年来人们对多孔耐火骨料进行了较多研究，但其所制备的气孔均为开口气孔，这在一定程度上不利于其抗渣侵蚀性能的提高。如果将多孔耐火骨料中的气孔制备成闭口气孔，上述问题可得到一并解决。因此，本文以氧化铝基耐火骨料为研究目标，旨在制备具有闭口气孔的多孔耐火骨料，以达到减少资源消耗和节约能源的双重目的。 本文以亚微米Al2O3粉末为原料，MgO为添加剂，纳米SiC为高温发泡剂，利用氧化铝基陶瓷在高温下具有超塑性的热点，分别采用球磨混合法和凝胶注模法制备了闭孔多孔氧化铝基耐火骨料，考察了不同SiC和MgO含量对闭孔多孔氧化铝基耐火骨料的烧结密度、气孔率、物相组成、微观结构、孔径分布的影响，研究了其抗渣侵蚀性能、抗热震性能和抗折强度等性能，并讨论了氧化铝基耐火骨料中闭口气孔的形成机理。主要获得以下结论: (1)在本实验条件下，采用两种方法制备的闭孔多孔氧化铝基耐火骨料，其闭口气孔率分别可达15.9％和13.06％。 (2)两种方法制备的闭孔多孔氧化铝基耐火骨料，其物相组成相同，主要含有Al2O3和Al2MgO4晶相，并且含有少量的莫来石晶相。 (3)与球磨混合法所制备的氧化铝基耐火骨料相比，凝胶注模法所制备的氧化铝基耐火骨料其气孔孔径大小和基体中气孔的分布更加均匀，坯体强度更好。 (4)抗渣侵蚀实验表明，熔渣不易渗入闭孔结构的多孔氧化铝基耐火骨料中;所制备的闭孔氧化铝基耐火骨料具有较好的抗热震性能，其抗热震循环次数可达到3次;此外，与多孔氧化铝基耐火骨料相比，闭孔氧化铝基耐火骨料的抗折强度更高。 (5)氧化铝基耐火骨料闭孔形成机理是SiC发生反应生成气体，同时反应剩余的SiC与基体材料反应产生气体，气体在氧化铝基耐火骨料高温超塑性的作用下，“项”着晶粒间的晶界产生滑移而形成气孔，且在高温下反应生成的SiO2可促进基体材料烧结，使其进一步致密化，从而将气体封闭于材料中形成闭口气孔。

目录

声明

摘要

1．1引言

1．2耐火原料与耐火骨料

1．2．1耐火原料

1．2．2耐火骨料

1．3多孔陶瓷简介

1．3．1多孔陶瓷的性能

1．3．2多孔陶瓷的制备方法

1．3．3多孔陶瓷的应用

1．4凝胶注模成型简介

1．4．1凝胶注模成型工艺原理

1．4．2凝胶注模成型工艺应用

1．4．3凝胶注模成型工艺特点

2．1实验原料

2．2实验主要设备

2．3实验步骤

2．3．1球磨混合法制备氧化铝基耐火骨料的步骤

2．3．2凝胶注模法制备闭孔多孔氧化铝基耐火骨料的步骤

2．3．3多孔闭孔氧化铝基耐火骨料的制备步骤

2．3．4单孔闭孔氧化铝基耐火骨料的制备步骤

2．4性能检测

2．4．1烧结密度和气孔率

2．4．2微观结构

2．4．3 X射线衍射

2．4．4压汞检测

2．4．5抗渣侵蚀性能

2．4．6抗热震性能

2．4．7抗折强度

第3章球磨混合法制备闭孔多孔氧化铝基耐火骨料的性能研究

3．1物相组成

3．2烧结密度和气孔率

3．3微观结构

3．4孔径分布

3．5抗渣侵蚀性能

3．6抗热震性能

3．7抗折强度

3．8本章小结

第4章凝胶注模法制备闭孔多孔氧化铝基耐火骨料的性能研究

4．1物相组成

4．2烧结密度和气孔率

4．3微观结构

4．4孔径分布

4．5本章小结

第5章氧化铝基耐火骨料闭孔形成机理的研究

5．1多孔闭孔氧化铝基耐火骨料

5．2单孔闭孔氧化铝基耐火骨料

5．2．1空气气氛下制备单孔闭孔氧化铝基耐火骨料

5．2．2氩气气氛下制备单孔闭孔氧化铝基耐火骨料

5．3本章小结

第6章结论

参考文献

发表的论文及其他成果

致谢