剛玉質(zhì)澆注料加入碳酸鈣微粉的影響

發(fā)布時(shí)間：2015/6/16 18:16:55

　　剛玉澆注料加入碳酸鈣微粉的影響

　　本文主要目的是通過加入碳酸鈣微粉來獲得均勻分布的二鋁酸鈣（CA2）和六鋁酸鈣（CA6）以便提高剛玉澆注料經(jīng)高溫?zé)崽幚砗螅?100C和1450C）的體積穩(wěn)定性、力學(xué)強(qiáng)度和抗熱震性能。

　　為了研究碳酸鈣微粉加入量和粒度對(duì)澆注料高溫處理后性能的影響，制備了不同碳酸鈣微粉含量（0-3%）和碳酸鈣微粉粒度（d50=18m；d50=11m）的剛玉澆注料。測(cè)量了澆注料經(jīng)1100C和1450C熱處理后的燒成線變化、力學(xué)性能和抗熱震性能，以此考察碳酸鈣微粉加入量和粒度對(duì)澆注料性能的影響。研究結(jié)果表明，碳酸鈣微粉有利于改善剛玉澆注料的體積穩(wěn)定性、力學(xué)強(qiáng)度和抗熱震性能。

　　為了深入探討碳酸鈣微粉加入量對(duì)澆注料物相組成和顯微結(jié)構(gòu)的影響與澆注料性能變化之間的關(guān)系，按照上述澆注料配方制備了基質(zhì)試樣，并采用與澆注料相同的養(yǎng)護(hù)、烘干和熱處理制度進(jìn)行處理。XRD結(jié)果表明，含碳酸鈣微粉的基質(zhì)試樣在1100C形成了CA2物相，在1450C下形成了CA6物相。

　　由于CA2和CA6形成過程中都伴隨有明顯的體積膨脹，這是含0.5-1.5%的碳酸鈣微粉的澆注料獲得較好體積穩(wěn)定性的主要原因。SEM觀察結(jié)果表明，1100C處理后的澆注料基質(zhì)中有CA2形成，由于CA2通過燒結(jié)頸將顆粒彼此相連，增加了顆粒之間的結(jié)合能力，這是含0.5-2%碳酸鈣微粉的澆注料經(jīng)1100C處理后強(qiáng)度獲得提高的原因。

　　而當(dāng)熱處理溫度升至1450C后，澆注料基質(zhì)中形成了交錯(cuò)互鎖的CA6物相；由于CA6穿插于顆粒之間而增強(qiáng)顆粒的結(jié)合能力，導(dǎo)致含0.5-1.5%碳酸鈣微粉的澆注料經(jīng)1450C處理后的強(qiáng)度提高。同時(shí)，交錯(cuò)互鎖的CA6物相也有利于耗散和吸收熱應(yīng)力，從而提高了含碳酸鈣微粉澆注料的抗熱震性能。

　　為了進(jìn)一步研究碳酸鈣粒度對(duì)澆注料物相組成和顯微結(jié)構(gòu)的影響與澆注料性能變化之間的關(guān)系，采用前面相同方法和熱處理制度制備了不同碳酸鈣粒度的澆注料基質(zhì)試樣。XRD結(jié)果表明，含碳酸鈣微粉和碳酸鈣納米粉的基質(zhì)試樣經(jīng)1100C和1450C處理后都分別形成了CA2和CA6物相。

　　為了分析碳酸鈣粒度對(duì)剛玉澆注料經(jīng)高溫?zé)崽幚砗笮阅艿挠绊�，制備了不同碳酸鈣含量（0-1%）的含碳酸鈣微粉（d50=18m）和含碳酸鈣納米粉（d50=32nm）的剛玉澆注料，測(cè)量了澆注料經(jīng)1100C和1450C熱處理后的燒成線變化、力學(xué)性能和抗熱震性能，以此考察碳酸鈣粒度對(duì)剛玉澆注料性能的影響。研究結(jié)果表明，碳酸鈣微粉有利于提高澆注料的體積穩(wěn)定性和抗熱震性能，而碳酸鈣納米粉有利于提高澆注料的強(qiáng)度。

　　因此，XRD的方法并不能解釋碳酸鈣粒度變化對(duì)澆注料性能影響的本質(zhì)原因。SEM結(jié)果表明，顆粒細(xì)小的碳酸鈣納米粉填充于顆粒間隙，并促進(jìn)基質(zhì)的燒結(jié)，這是含碳酸鈣納米粉的澆注料力學(xué)性能提高的主要原因；經(jīng)1450C熱處理后，對(duì)于含碳酸鈣微粉的澆注料，板片狀CA6在顆粒表面交錯(cuò)生長(zhǎng)，而含碳酸鈣納米粉的澆注料，簇狀的CA6分布于顆粒之間，并與顆粒緊密相連。因此，含碳酸鈣微粉的澆注料獲得了較好的體積膨脹和抗熱震性能。

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