剛玉基澆注料熱態(tài)性能與顯微結(jié)構(gòu)的研究.pdf

1、本文以電熔白剛玉、氧化鋁微粉(uf-Al2O3)、氧化硅微粉(uf-SiO2)和純鋁酸鈣水泥等為主要原料，根據(jù)剛玉基澆注料不同類(lèi)型的典型組成，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的四種剛玉基澆注料的實(shí)驗(yàn)配比，分別為傳統(tǒng)水泥結(jié)合剛玉基澆注料(C)、低水泥結(jié)合剛玉基澆注料(L)、超低水泥結(jié)合剛玉基澆注料(U)和無(wú)水泥剛玉基澆注料(N)。在比較四個(gè)類(lèi)型剛玉基澆注料的常規(guī)性能的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)澆注料在加熱過(guò)程中的熱態(tài)性能(熱態(tài)抗折強(qiáng)度、短期蠕變、荷重軟化溫度、線(xiàn)膨脹和熱震

2、穩(wěn)定性)進(jìn)行了對(duì)比研究，并觀察經(jīng)不同溫度淬冷后的澆注料試樣的相組成和顯微結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明： 1.通過(guò)對(duì)經(jīng)不同溫度熱處理后的淬冷試樣的研究，可以較準(zhǔn)確的反映澆注料熱態(tài)下的物相組成與顯微結(jié)構(gòu)特征。C在加熱過(guò)程中會(huì)生成CA2和CA6，最終在1500℃形成CA6條柱狀晶體交錯(cuò)的結(jié)構(gòu)。L在1300℃左右會(huì)產(chǎn)生含有CAS2的液相，在加熱過(guò)程中沒(méi)有莫來(lái)石生成。N中反應(yīng)生成莫來(lái)石的溫度大約在1400℃左右，條柱狀的莫來(lái)石交錯(cuò)形成網(wǎng)絡(luò)架橋增強(qiáng)結(jié)構(gòu)。

3、U在加熱過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生液相，液相的成分與CAS2有差別，莫來(lái)石以針狀晶體形式從液相中析晶。 2.C的熱態(tài)強(qiáng)度普遍較小，隨溫度升高強(qiáng)度值逐漸減小。C在1200℃開(kāi)始蠕變且溫度越高蠕變速率越大。L的熱態(tài)強(qiáng)度隨溫度升高而減小，1200℃以下的強(qiáng)度絕對(duì)值較大達(dá)20MPa以上，1200℃以后由于液相產(chǎn)生，導(dǎo)致強(qiáng)度減小較快。L在1400℃和1550℃發(fā)生蠕變，速率較大。N在1000℃時(shí)熱態(tài)強(qiáng)度達(dá)到最大值34MPa，此后隨溫度升高強(qiáng)度減小。1

4、300℃時(shí)強(qiáng)度最低為2.2MPa，此后由于莫來(lái)石生成熱態(tài)強(qiáng)度又開(kāi)始增大，1500℃時(shí)達(dá)到11MPa。N在1400℃和1550℃發(fā)生蠕變，速率較小。U的熱態(tài)強(qiáng)度隨溫度升高而逐漸減小，1200℃以上的強(qiáng)度絕對(duì)值較低。U在1400℃和1550℃發(fā)生蠕變，速率較大。 3.在加過(guò)程中C、L、U和N的冷態(tài)強(qiáng)度和熱態(tài)強(qiáng)度分別具有相反的變化規(guī)律。隨溫度升高C的冷態(tài)強(qiáng)度逐漸增大而熱態(tài)強(qiáng)度逐漸減小。L和U的強(qiáng)度變化規(guī)律與C相同，尤其在1200℃以上

5、，L和U的冷態(tài)強(qiáng)度值很大而熱態(tài)強(qiáng)度值卻很低。N的冷態(tài)強(qiáng)度隨溫度升高而增大，而熱態(tài)強(qiáng)度的變化是先增大后減小，而后又增大。由于澆注料是在熱態(tài)條件下使用，因此評(píng)價(jià)澆注料的使用性能時(shí)應(yīng)該重點(diǎn)研究其熱態(tài)強(qiáng)度，不能過(guò)分重視冷態(tài)強(qiáng)度。 4.L中用ρ-Al2O3代替uf-SiO2，成型時(shí)可以保證澆注料的正常凝結(jié)，并可以提高L在1200℃以上的熱態(tài)強(qiáng)度。U中用鎂砂與uf-SiO2和水形成凝聚結(jié)合，可以代替水泥而起到促凝的作用，同時(shí)使U的熱態(tài)強(qiáng)度得

6、到提高。 5.在1000℃以下，C、L、U和N的膨脹率隨溫度升高而呈線(xiàn)性上升。C從1200℃以上，膨脹率開(kāi)始下降。L從1350℃以上，膨脹率開(kāi)始下降且幅度很大。N在1000℃時(shí)，膨脹率開(kāi)始下降但幅度較小。在1400℃以上，膨脹率又開(kāi)始上升。U從1300℃以上，膨脹率下降，幅度較小。 6.由于熱震溫差對(duì)C、L、U和N的冷態(tài)強(qiáng)度的影響相差很大，如果用殘余強(qiáng)度和強(qiáng)度保持率判斷剛玉基澆注料的熱震穩(wěn)定性，不易反映剛玉基澆注料抗熱震