添加ZrO2对MgO-MgO•Al2O3系耐火材料的性能影响­

　　樊余顺­

　　(宜兴市科瑞特种陶瓷有限公司 宜兴214221)­

摘 要 主要讨论了在MgO—MgO·Al2O3系耐火材料中添加ZrO2对材料的常温­耐压强度、抗热震性和抗侵蚀性的影响，井分析了其影响机理。

关键词 氧化锆;镁质耐火材料;性能影响

­0前言­

镁质耐火材料是目前应用最广泛的一类耐火材­料。高纯的MgO—MgO·Al2O3系耐火材料具有高温­强度大、抗热震性好，并且有良好的抗侵蚀性。但其有­一个内在的弱点，即在使用时形成的液相能够在方镁­石晶粒间渗透，进而导致结构剥落。而用ZrO2复合­MgO—MgO·Al2O3系耐火材料，可以显著改善该类­耐火材料的显微结构，从而明显地提高其使用性能。

1实验工艺

­1.1原料 ­

选用MS—96烧结镁砂、棕色电熔尖晶石、锆英­石粉、氧化锆作为原料。

­1.2成型

采用100t液压机压制成型，样块尺寸为­50mm­×50mm×150mm。­

1.3烧成温度­

于1680℃电窑烧成。

2添加ZrO2对MgO—MgO·Al2O3­系耐火材料材料性能的影响及分析

­2.1常温耐压强度

­不同含锫物质及其加人量对耐火材料的常温耐­压强度的影响如图1所示。­

该图表明，MgO—MgO·Al2O3系耐火材料由于­引入ZrO2而降低了常温耐压强度，但继续增加­ZrO2的含量，而耐压强度又开始回升。在开始引入少量­ZrO2时，ZrO2促进了MgO—MgO·Al2O3晶体的长大并以­夹层方式存在于方镁石之间。同时，由于ZrO2的相­变而导致微裂纹的产生，从而降低了耐压强度。但­随着ZrO2含量的增加，材料中的固-固结合率增加，使其耐压强度随之回升。

­2.2抗热震性

材料的抗热震性能如图2所示。­

该图表明，加入ZrO2能明显地提高MgO—MgO·Al2O3系耐火材料的抗热震性。这是与ZrO2­相变增韧密切相关的。当ZrO2颗粒弥散在耐火材料­基体中时，由于两者的热膨胀系数不同，在烧结完成­后的冷却过程中，ZrO2颗粒受到基体的压抑，ZrO2­的相变也将受到压制，使其保持四方相。当材料受到­外应力时，基体对ZrO2的压制作用得到松驰，ZrO2­颗粒即发生四方相到单斜相的转变，并在基体中引­起微裂纹，从而吸收了主裂纹扩展的能最。达到增强­断裂韧性的效果，也就提高了材料的抗热震性。

­2.3抗侵蚀性

碱性耐火材料的损毁原因，主要是熔渣产生的­化学侵蚀和熔渣浸遥到耐火材料中引起的结构制­落。碱性耐火材料的熔渣侵蚀盎要受憨细管中糨性­滚动控裁。

­对含锆材料和无锆材料做高碱度熔渣侵蚀试­验，发理含锆材料的抗侵蚀性明显提高。这是由于­高碱度熔渣中的CaO可被ZrO2吸收而优化渣中的­化学成份，并反应生成高熔点CaO、ZrO2层带结构，­保护MgO·Al2O3不被CaO所分离，而单纯的MgO·Al2O3能被CaO迅速分解，生成低熔点物相，

­2.4中温(850℃)耐压强度­

在ZrO2复合MgO·Al2O3系耐火材料中，­由于ZrO2主要通过MgO稳定而形成的c—ZrO2它­会在冷却至1 440℃以下时重新分解为t—ZrO2和­MgO，继续冷却至900℃时，t—ZrO2还会向m—ZrO2转化，导致中温热态强度下降至最低值。而镁质耐­火材料在1200℃以下，其热态强度值基本不变。因­此，研究ZrO2复合MgO—MgO·Al2O3系耐火材料­在854℃时的热态强度有重要意义。­

由图3可明显看出，含ZrO2物质能明显地提高­MgO—MgO·Al2O3系耐火材料的中温热态强度，­这是与PZS提高了MgO—MgO·Al2O3系耐火材料­的结合强度密切相关的。­

3结论

­(1)适当的 ZrO2含量可使MgO—MgO·Al2O3材料的耐压强度提高;­

(2)引入不同形式的ZrO2对MgO—MgO·Al2O3材料的抗热震性能影响不同。但掺加ZrO2都能提高其抗热震性。

­(3)添加ZrO2对材料的抗侵蚀性能影响显著。­

(4)引入ZrO2可明显提高材料的中温热态强度。­­

 

【中国镁质材料网 采编：ZY】