剛玉莫來石材料是一種常用的耐火材料，原料易得，價(jià)格知足，可根據(jù)形狀、材質(zhì)、用途等方便的選用不同的生產(chǎn)工藝，在許多行業(yè)獲得了廣泛的應(yīng)用。剛玉莫來石材料的性能不光取決于化學(xué)成分，很大程度上體現(xiàn)在材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)上，而最終材料中剛玉晶體、莫來石晶體、氣孔、玻璃相等物相結(jié)構(gòu)是在燒成過程中形成的。燒成工藝對其結(jié)構(gòu)有不同程度的影響，并因此影響到實(shí)際的使用性能。本文就是專門針對剛玉莫來石材料的燒成工藝進(jìn)行研究,揭示出燒成過程中材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，期望對實(shí)際的生產(chǎn)過程起到指導(dǎo)作用。
實(shí)驗(yàn)
2.1 原料
采用兩種典型的的剛玉莫來石混合料G料和J料。其中G料為噴霧造粒料，J料為粉碎造粒料。其中，加入的含鋯原料期望形成氧化鋯增強(qiáng)增韌效果。
2.2 工藝
在試驗(yàn)壓片機(jī)上干壓試樣，試樣規(guī)格為圓片小60mm×3mm和長條100mm×10mm×10mm。其中長條試樣用來測試抗彎強(qiáng)度，圓片試樣用來測試其余性能。最高燒成溫度為1000~1650℃，溫度間隔為50℃，每個(gè)溫度點(diǎn)燒3個(gè)試樣,數(shù)據(jù)取平均。
2.3 測試
水煮測試樣品的吸水率，排水法測試密度，用TZ-4000抗彎強(qiáng)度測試儀(三點(diǎn)彎曲法)測試抗彎強(qiáng)度，用X射線衍射儀測試物相，用掃描電子顯微鏡觀察樣品斷口表面形貌。
結(jié)果與討論
3.1 燒成收縮
樣品燒成收縮與樣品最高燒成溫度的關(guān)系曲線清晰顯示，在1000℃~1650℃的燒成溫度范圍內(nèi)，燒成收縮曲線存在有峰谷波形。隨著燒成溫度的升高，樣品燒成收縮先增大，在1250℃增大到一個(gè)峰值，在1250~1400℃燒成收縮則變化平緩,基本保持不變，然后隨著燒成溫度的升高，燒成收縮反而急劇下降，在1500℃下降到最低點(diǎn),隨著燒成溫度的進(jìn)一步升高，樣品的燒成收縮最終急速增大。
生產(chǎn)剛玉莫來石的原料中加有較多的粘土，粘土在升溫的中低溫區(qū)間由于結(jié)晶水、結(jié)合水的失去，以及微細(xì)顆粒的高表面活性，使坯體產(chǎn)生較大的收縮。粘土中的高嶺石、伊利石等在1000~1250℃即生成一次莫來石，這個(gè)溫度區(qū)間所形成的莫來石由于均勻細(xì)小，并未長大，也有一定的收縮。在1250~1400℃區(qū)間，所生成的一次莫來石開始長大，伴隨有膨脹，同時(shí),原料中的石英與氧化鋁細(xì)粉開始形成二次莫來石，產(chǎn)生一定的收縮，加上升溫過程粉料顆粒的團(tuán)聚結(jié)合造成的收縮，這幾種因素疊加在一起,導(dǎo)致在1250~1400℃溫度范圍內(nèi)，樣品燒成收縮基本保持穩(wěn)定不變。
在燒成溫度從1400℃繼續(xù)升高至1500℃的范圍內(nèi)，一次莫來石和二次莫來石的長大成為了主要反應(yīng)過程，莫來石晶體的長大產(chǎn)生較大的膨脹，抵消了相當(dāng)一部分中低溫階段粘土本身的收縮以及形成莫來石微細(xì)晶粒導(dǎo)致的收縮。在此階段，坯體內(nèi)部液相產(chǎn)生量非常少。在1500~1650℃溫度范圍，液相開始產(chǎn)生并逐漸增多，液相燒結(jié)成為主要的反應(yīng)過程，液相的表面張力使坯體中的孔隙產(chǎn)生較大的毛細(xì)管力，從而不斷地拉近晶體顆粒，排除氣孔，促使部分晶體表面熔融，進(jìn)一步增大收縮，因此，整個(gè)坯體的燒成收縮快速增大。
