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球料对轻质刚玉莫来石砖的影响

添加时间:2017年6月1日  浏览次数:

    轻质刚玉莫来石砖具有多孔或纤维状结构,通常导热系数小、保温和吸声效果好,被广泛用作钢铁、化工等行业窑炉的保温层和建筑行业耐火保温层及隔音层。采用高铝矾土和冶金硅灰作原料,聚苯乙烯球作造孔剂,利用凝胶注模工艺制备出高强轻质刚玉莫来石砖,主要测定了1550℃烧结样品的强度、气孔率、热导率、物相组成和微观结构,制备出的刚玉莫来石砖体密0.37g/cm³,气孔率87.37%,强度高达2.17MPa,热导率仅为0.22W/(m·K)。

                      
1、球料比对制品体积密度的影响
    随着造孔剂加入量增加,材料的体积密度减小,气孔率增大。当球料比为1:1时,体密为0.885g/cm³,气孔率为69.5%;当球料比为4:1时,体密为0.367g/cm³,气孔率为87.37%。
2、球料比对制品热导率的影响
    在制备出的轻质刚玉莫来石砖在1000℃下的热导率均较小,且球料比越大,热导率越小。当球料比为1:1时,热导率为0.461W/(m·K),球料比为4:1,仅为0.225W/(m·K)。
    轻质刚玉莫来石砖热导率随体积密度降低、显气孔率增加而降低,表明轻质刚玉莫来石砖内部的传热方式是以固相传热为主,基体内气孔增加时,孔内气体减小了制品的热导率,同时孔壁散射热能作用增强,提高了材料的保温效果。
3、球料比对制品强度的影响
    随着材料体积密度的减小,刚玉莫来石砖的抗压强度都呈减小趋势。在球料比为1:1时,制品的抗压强度为8.52MPa;而球料比为4:1时,制品的抗压强度降低为2.17MPa,表明气孔的存在,减小了负载面积,容易在气孔附近造成应力集中,刚玉莫来石砖的强度会随着气孔率的增大显著降低。
4、制品的微观结构分析
    取球料比为4:1的样品进行结构分析。烧成材料呈浅黄,没有明显缺陷和大的气孔。孔壁薄如蝉翼,肉眼已无法判断其厚度。孔洞与孔洞之间绝大多数互不连通,只有少数孔壁有空,使相邻孔洞联通,这表明尽管孔壁很薄,但孔壁的分布十分均匀,材料组织结构比较均匀。
    材料的薄壁结构使刚玉莫来石砖获得较小的体积密度和较大的气孔率,也是刚玉莫来石砖获得较小热导率的前提条件;材料内晶粒细小,结合紧密,是材料在获得加大气孔的同时获得尽可能高的强度,对提高刚玉莫来石砖使用性能和寿命十分有益;孔壁中的封闭气孔,有利于进一步降低材料的热导率;因此,材料的这种显微结构,使刚玉莫来石砖具有低密度、高强度、低导热的优异性能。
5、制品的物相分析
    的主晶相为莫来石(80%),还含有少量的刚玉相(15%),玻璃相很少(5%左右)。大量莫来石相存在,是材料均有良好的耐高温性能和抗热震性能。刚玉相增强了材料的高温耐火性能,提高材料的适用温度范围。少量玻璃相的存在,既有利于提高烧结驱动力,获得致密的、高温强度较高的材料,又有利于使烧结后材料内莫来石相和刚玉相形成高温固相直接结合结构,对提高刚玉莫来石砖的高温强度非常有利。
6、结论
    (1)制备出最小体积密度仅为0.37g/cm³的刚玉莫来石砖,气孔率高达87.37%,热导率仅为0.22W/(m·K),强度高达2.17MPa。
    (2)制备出的轻质刚玉莫来石砖材料主晶相为莫来石,并含有少量刚玉相,气孔分布均匀,孔壁薄而完整并分布有封闭小气孔,保障材料具有低密度、高强度、第热导率等特点,综合性能优良。

关键词:轻质刚玉莫来石砖   刚玉莫来石砖      
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