外文翻譯--添加電熔氧化鎂-氧化鋯熟料對(duì)鎂鋯質(zhì)不燒磚性能的影響(譯文)

1、<p><b>　　中文3330字</b></p><p>　　添加電熔氧化鎂-氧化鋯熟料對(duì)鎂鋯質(zhì)不燒磚性能的影響</p><p>　　李冀偉、 周寧勝 ，白宏宇</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　制備了氧化鋯含量在2%~8%之間的鎂鋯質(zhì)不燒磚，使用電熔氧化鎂(

2、氧化鎂： 97%） 和電熔鎂-氧化鋯熟料 (氧化鋯： 14. 33%） 作為起始材料和酚醛樹脂粘結(jié)劑。氧化鋯含量對(duì)抗熱震性(TSR) 的影響和其他屬性如冷態(tài)、熱態(tài)斷裂強(qiáng)度進(jìn)行研究?？篃嵴鹦圆捎?000℃加熱和吹空氣淬火后試樣的剩余冷態(tài)斷裂模數(shù)來表征。添加氧化鎂-氧化鋯熟料提高了抗熱震性(TSR)，歸因于增韌效果的熱膨脹系數(shù)不同階段之間的不匹配。當(dāng)氧化鋯含量高于 4%，改進(jìn)效果往往是適當(dāng)?shù)?。引入氧化鎂-氧化鋯熟料也可以提高在1500℃高溫

3、抗折強(qiáng)度，在1 600 ℃加熱增加氧化鋯含量減少了磚的抗折強(qiáng)度，由于熱膨脹不匹配效果。降低材料的總體性能對(duì)于這種氧化鎂質(zhì)不燒磚的最優(yōu)的氧化鋯含量建議為 4%。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 磚坯氧化鎂-氧化鋯系統(tǒng)，磚、 熱沖擊電阻、 氧化鎂-氧化鋯熟料</p><p><b>　　1.簡(jiǎn)介</b></p><p>　　眾所周知，由于具有很高的耐

4、火度和良好的耐蝕性堿性爐渣侵蝕，氧化鎂是一種重要的堿性耐火材料。然而，其高熱膨脹系數(shù)、高表面能和弱晶體粒間粘合導(dǎo)致熱沖擊、渣滲透很差。因此，有必要在鎂質(zhì)耐火材料中引入其它的組分或相以彌補(bǔ)上面所提到的不足。</p><p>　　含碳耐火材料，如氧化鎂-碳，氧化鋁-碳， 氧化鋁-氧化鎂-碳等，已被廣泛應(yīng)用在煉鋼過程中，多虧了鱗片石墨，尤其是在提高抗熱震性和抗熔渣的效益。然而，問題之一是引進(jìn)的隨溫度升高碳元素氧化，會(huì)造

5、成其性質(zhì)降低。碳的附著，這可能在精煉過程中污染鋼水，所以在高純度質(zhì)量練鋼的方法中是不能接受的。用無碳質(zhì)材料取代含碳材料是非常有意義的，尤其是用鎂碳材料的清潔煉鋼。</p><p>　　氧化鎂-氧化鋯耐火材料，作為耐火磚或澆注料，近年來吸引了研發(fā)興趣，因?yàn)樗麄兌加锌赡艹蔀橛邢Ｍ奶娲贰Ｔ诮陙?，鎂鋯耐火材料作為耐火磚或澆注料，已引起了研發(fā)興趣，因?yàn)樗鼈兪菨撛诘挠邢Ｍ芴娲恍┖刑间喌幕灸突鸩牧稀?lt;/p&

6、gt;<p><b>　　2 實(shí)驗(yàn)過程</b></p><p><b>　　2.1原材料</b></p><p>　　在這項(xiàng)研究中，所用的原料為高純電熔鎂砂和電熔鎂鋯熟料，采用樹脂作為結(jié)</p><p>　　合劑，其化學(xué)成分在下表中給出。</p><p>　　表 1 化學(xué)成分的電熔氧化

7、鎂和電熔的鎂-氧化鋯熟料</p><p><b>　　2.2 試樣的制備</b></p><p>　　添加不同鎂鋯熟料的鎂鋯磚用400噸摩擦壓力機(jī)將其壓制成尺寸為220mm×180mm×100mm的磚坯。試樣配比如表 2 所示。氧化鋯添加量分別為為0,t % 2 w,4 w t %,6 w t %和8 w t %，標(biāo)記為MZ 0,MZ 2、MZ 4

8、、6、8。</p><p><b>　　表 2 試樣配比</b></p><p>　　成型后的坯體在200℃熱處理16 h后,然后用切割機(jī)切割成所需尺寸。有些試樣（160mm×40mm×40mm）被加熱到1600℃后保溫3小時(shí)，用于測(cè)試其熱態(tài)斷裂模數(shù)和抗熱震性能。</p><p><b>　　2．3測(cè)試方法<

9、/b></p><p>　　按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)試樣進(jìn)行了物理和冷態(tài)強(qiáng)度特性的測(cè)試。用于測(cè)試殘余冷態(tài)斷裂模數(shù)比的試樣尺寸為160mm×40mm×40mm，試樣在1600℃煅燒3小時(shí)，再以高壓冷空氣吹使其迅速降溫到1000℃為一循環(huán)。</p><p>　　由 x 射線決定相組成衍射 (XRD)。微觀組織的觀察和分析進(jìn)行的掃描電子顯微鏡 （SEM）。</p>

10、<p><b>　　3 結(jié)果和討論</b></p><p><b>　　3.1 物理性能</b></p><p>　　圖1顯示了試樣的體積密度和氣孔率。從這可以看出, 為了能得到更高密度的鎂鋯熟料以及電熔鎂砂,氧化鋯含量從0增加到8wt ％時(shí)體積密度略有不同, 氣孔率也往往略有增加。</p><p>　　圖 1

11、 影響的氧化鋯容積對(duì)物理性能的氧化鎂-氧化鋯磚坯磚</p><p>　　3.2 常溫耐壓強(qiáng)度</p><p>　　常溫耐壓強(qiáng)度與氧化鋯含量的關(guān)系如圖2所示?？梢钥闯觯V鋯不燒耐火磚的常溫強(qiáng)度特性是相當(dāng)高的，尤其是在添加了熔融鎂鋯熟料后有顯著增加。</p><p>　　圖 2冷破碎強(qiáng)度對(duì)氧化鋯的影響 和不燒的氧化鎂-氧化鋯抗折強(qiáng)度</p><p&g

12、t;<b>　　3.3 熱斷裂模數(shù)</b></p><p>　　試樣的熱態(tài)斷裂模數(shù)在1600℃測(cè)試預(yù)熱3小時(shí)后的情況由圖3所示，熱態(tài)斷裂模數(shù)在1500℃加熱1小時(shí)后有顯著增加，增加鎂鋯熟料可以明顯改善其熱態(tài)斷裂模數(shù)。這可以歸因于增加了方鎂石晶粒間的結(jié)合，由圖4的掃描電鏡分析可見，氧化鋯集中于方鎂石晶界處。鎂鋯氧化物形成部分固溶體利于固態(tài)燒結(jié)，這也是熱態(tài)斷裂模數(shù)增加的原因。</p>

13、<p>　　圖 3 在1 500 ℃ 高溫抗折強(qiáng)度對(duì)氧化鋯含量的影響</p><p>　?。╝) 方鎂石粒被氧化鋯包圍 ( b)氧化鎂-氧化鋯共晶結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖 4 電熔氧化鎂-氧化鋯熟料的微觀結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　3.4 抗熱震性</b></p&

14、gt;<p>　　在模擬現(xiàn)實(shí)條件的煉鋼過程中，在1600℃先預(yù)熱3小時(shí)，再做所有試樣的熱震性試驗(yàn)。氧化鋯含量對(duì)抗熱震穩(wěn)定性的影響是通過殘余冷態(tài)斷裂模數(shù)和凈冷態(tài)斷裂模數(shù)的比率來表示的，由圖5所示。</p><p>　　采用增加氧化鋯的方法，已明顯改善了鎂鋯熟料磚的抗熱震穩(wěn)定性，這體現(xiàn)在圖5（a）。剩余的冷態(tài)斷裂模數(shù)比例呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢(shì)。增加氧化鋯的含量，當(dāng)氧化鋯的含量高于4％以上，上升趨勢(shì)將減緩。

15、</p><p>　　（a) 剩余抗折強(qiáng)度（CMOR）比率 (b) 抗折強(qiáng)度（ CMOR ）前后的熱沖擊</p><p>　　圖5氧化鋯含量對(duì)磚的抗熱震性的影響</p><p>　　采用x射線衍射物相分析進(jìn)行了MZ4前后試樣的熱震,顯示在圖6通過對(duì)試樣MZ4進(jìn)行抗熱震穩(wěn)定性測(cè)試前后X射線衍射相分析在圖6所示。注意觀察基質(zhì)，根據(jù)

16、鎂聚集試驗(yàn)，可以在試樣制備時(shí)整理出X射線衍射的圖形。結(jié)果表明， 氧化鋯的存在總是立方相存在：立方-氧化鋯，并沒有在轉(zhuǎn)化階段以外進(jìn)行其他的碳氧化鋯檢測(cè)。因此人們認(rèn)為，氧化鋯的相轉(zhuǎn)變并沒有增韌效果。氧化鋯提高鎂鋯質(zhì)耐火磚的抗熱震穩(wěn)定性最顯著的是通過不同相之間的熱膨脹系數(shù)不一致導(dǎo)致的微裂紋而實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　Mr huger等人研究了由于不同相之間的熱膨脹系數(shù)不一致所致的熱機(jī)械性能與顯微結(jié)構(gòu)的關(guān)系。而且他們

17、還制定了一個(gè)模型來描述這種關(guān)系，如圖7所示。應(yīng)變及微觀結(jié)構(gòu)在這個(gè)界面上演變，主要取決于總額之間的熱膨脹系數(shù)不匹配和基質(zhì)的材料。然而，這個(gè)模型是一個(gè)簡(jiǎn)單的基于顆粒聚集和均勻基質(zhì)的理想系統(tǒng)。在耐火材料的實(shí)際應(yīng)用中，熱膨脹系數(shù)的不匹配對(duì)不均勻性的影響必定是非常復(fù)雜的。</p><p>　　圖 6 X射線粉末衍射模式的 MZ4 試樣 (a) 前熱沖擊和 (b) 后熱沖擊</p><p>　　圖 7

18、 應(yīng)力與熱膨脹系數(shù)(CTE)粒子與矩陣 [12] 之間的不匹配引起的顯微結(jié)構(gòu)變化</p><p>　　調(diào)查試樣說明在改善立方-氧化鋯在鎂質(zhì)基質(zhì)中的組成和配比時(shí)，其熱沖擊實(shí)驗(yàn)必須被關(guān)注。電熔鎂砂聚集的部分在五個(gè)重要的試樣中，分別是MZ6和MZ8的鎂鋯熟料（電熔鎂砂在MZ0和結(jié)合電熔鎂砂和鎂鋯熟料粉末MZ2和MZ4總鎂鋯熟料粉末MZ6和MZ8的基質(zhì)不同）。在1600℃預(yù)熱，冷卻后，不同階段之間的熱膨脹失配以及增強(qiáng)氧化

19、鉻和增加鎂鋯熟料含量從0到8 ％，從而會(huì)導(dǎo)致更多的微裂紋，這將影響試樣的性質(zhì)。（注意格式！）</p><p>　　該立方-氧化鋯和氧化鎂是：（9 - 11）×10 – 6-1和（14 - 15）×10 - 6 - 1，分別作為熱膨脹系數(shù)的差異性匯總試樣，， Δα指出如下Δα =αm -αp≈ αMgO - ZrO2 -αMgO < 0 (1)。所示如圖7，收縮基質(zhì)（主要是鎂鋯熟料粉）是用

20、低于融合溫度的方法在冷卻。在其整個(gè)表面強(qiáng)力的徑向和切向的張力壓縮的情況下，鎂顆粒在其接口處氧化。強(qiáng)力的拉伸應(yīng)力可能會(huì)導(dǎo)致部分或全部氧化鎂顆粒的一輪剝離，我們看到圖8證明了這點(diǎn)。剝離的負(fù)面效應(yīng)影響了鎂顆粒的冷強(qiáng)度，這就可以解釋冷態(tài)斷裂模數(shù)在1600℃×3小時(shí)的熱度下降后冷強(qiáng)度的增加， 氧化鋯的含量如圖所示圖5 （b）。</p><p><b>　　圖8基質(zhì)的剝離</b></p&

21、gt;<p>　　正如鎂鋯熟料的基質(zhì)增加導(dǎo)致的不匹配。然而，在上述不匹配的基質(zhì)中可能存在不同于某種總額之間的基質(zhì)。圖9中體現(xiàn)出來了基質(zhì)的分散。在鎂鋯顆粒的熱膨脹系數(shù)的差異之間的“粒子”（碳氧化鉻）和“基質(zhì)”（鎂）， Δα可以指出如下。Δα =αm -αp≈ αMgO -αZrO2 > 0</p><p>　　圖9氧化鋯在基質(zhì)中的分布</p><p>　　正如圖7所示，收

22、縮基質(zhì)高于立方-氧化鋯顆粒。其內(nèi)部面對(duì)周圍一輪的立方-氧化鋯，因此，強(qiáng)調(diào)徑向和切向的壓縮，這可能導(dǎo)致微裂紋被立方-氧化鋯左右。這些微裂紋，如觀察空白部分的總和，吸收能量和減慢或阻斷傳播的主要裂縫，也可有利于釋放熱應(yīng)力。由于氧化鋯含量的增加，熱膨脹系數(shù)的影響，雙方之間不匹配的總和于基質(zhì)中變得更強(qiáng)，這就可以解釋剩余強(qiáng)度比顯著上升的原因，如圖5（a）所示。然而在試樣MZ6和MZ8中，基質(zhì)中氧化鋯的含量達(dá)到最大時(shí)即氧化鋯磚含量超過4％以上時(shí)，就

23、會(huì)使在剩余強(qiáng)度曲線的降低</p><p><b>　　4 結(jié)論</b></p><p>　　（1）添加了熔融氧化鎂和鎂鋯熟料的耐火磚顯著提高了其抗熱震性，這是由于顆粒和機(jī)質(zhì)中的熱膨脹系數(shù)不一致導(dǎo)致的微裂紋增韌造成的。</p><p>　　(2)通過加入熔融氧化鎂-氧化鋯的方法引入氧化鋯加，可以使鎂鋯熟料在1500℃時(shí)的高溫?cái)嗔涯?shù)性能顯著提高。

24、而氧化鋯含量的增加可以導(dǎo)致磚在1600℃時(shí)由于熱膨脹不匹配造成的常溫?cái)嗔涯?shù)的效果。</p><p>　　(3)從整體性能的綜合來考慮，建議最佳氧化鋯的加入量是4％，也就相當(dāng)于增加了將近30％的熔融鎂鋯熟料。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　Tu J B, Zhang W J, Wang H Z, et al

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