莫来石—堇青石复相耐火材料的制备及机理研究

来源 :河北理工学院 河北理工大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:huitianfly
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我国有丰富的耐火原料资源,其中蓝晶石是一种正被开发利用的重要资源。本文主要研究用蓝晶石为原料制作莫来石-堇青石耐高温材料,并初步探讨了莫来石-堇青石材质的组成、结构与性能之间的关系,目的在于研制一种高性能的耐火窑具(如钵体)材料,以应用于实际陶瓷工业生产中。本论文中以50wt%蓝晶石生料用量,5wt%左右的紫木节作为结合粘土,制配出莫来石-堇青石分别为7:3及3:7的基质,然后复合50wt%的山东焦宝石作为骨料,进行了一系列多个配方、多个烧成温度的试验。通过本项目的研究可知:利用天然原料蓝晶石可以合成性能优良的莫来石-堇青石复相耐火材料。其中MgO(以烧滑石,镁砂形式引入)引入,改善了试样的烧成性能,在烧成温度为1300℃和1350℃液相烧结时,产生的烧结收缩大于蓝晶石莫来石化而产生的体积膨胀效应。通过对烧结后材料的显微结构分析,配方1、2、3、5抗折强度较高的原因是由于这几种配方的材料显微结构较致密,颗粒分布均匀,柱状莫来石均匀分布并且呈网状结构,这就使材料的断裂包含穿晶和沿晶两种形式,因此材料的抗折强度较高;对配方2、6、8来说,从显微结构上看,材料的断裂为穿晶断裂,断裂面不光滑,呈贝壳状,这说明材料中晶界发育比较好,具有较高的强度。当有外力作用时,裂纹的扩展不在晶界中进行,而是穿过晶粒内部造成断裂,这样材料就具有较高的强度。本实验的结果表明:粉料的颗粒级配对天然原料蓝晶石生产有很重要的影响。本实验中,由于颗粒级配和原料产地不同,所得的实验结果出现较大差异。另外,在本论文中,进一步分析了原料添加剂和温度对材料性能的影响。对添加剂作用的初步研究证明:适量的添加剂(CaO、TiO2、Fe2O3、R2O)能与原料的主晶相形成固溶体,使主晶相中缺陷浓度增大,粒子扩散速度加快,促进了固相发应和烧结的进行。对堇青石的形成有利。但原料添加剂存在一个最佳的范围,添加剂含量过高,会导致玻璃相含量的增加,导致热稳定性的降低。最佳的控制范围为CaO<2.0wt%、TiO2<2.0wt%,最好不要存在Fe2O3,尽量控制R2O量。
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