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《河北理工大学》 2005年
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直接结合镁铝砖的研究

陈永强  
【摘要】:镁铬砖是一种应用较为广泛的碱性耐火材料。20 世纪80 年代突然发现含铬耐火材料产生的六价铬离子(Cr~(6+))有致癌作用。世界各国都在迫切寻找含铬耐火材料,特别是镁铬砖的替代品,但直到现在都收效甚微。我国的研究开发工作更只是处于起步阶段。 本课题探求以直接结合的镁铝砖替代镁铬砖。实验用较纯的工业原料轻烧镁砂和α-Al_2O_3粉为原料合成了致密的富镁尖晶石MA50。实验发现所用原料合成尖晶石的反应温度约在1000℃,通过控制配料的MgO/Al_2O_3(质量比)值为1,调整成型压力约为100MPa,用高温电炉1700℃保温3 小时烧成,可一步烧结制得体积密度达到3.30g·cm~(-3)以上的富镁尖晶石。 砖样试制实验是按照骨料和细粉6:4 的配比。骨料的临界粒度确定为3mm,采用3 级配料,分别为:3~2mm 30%、2~0.9mm 15%、0.9~0.088mm 15%。基质细粉的组成中引入了实验自己合成的富镁尖晶石MA50,并确定出最佳加入量为10%,其余为MgO/Al_2O_3(质量比)为1:1 的轻烧镁砂和α-Al_2O_3 混合细粉。砖样性能优异,XRD 分析和SEM 观察显示基质中主要晶相为方镁石和镁铝尖晶石,各晶粒间形成直接结合结构。 添加剂对直接结合镁铝砖的性能改善效果显著。实验中引入了3 种添加剂分别为金属Al 粉、钛白粉(TiO_2)和锆英石粉(ZrSiO_4),并采用正交法分析了复合添加剂对砖样性能的影响。研究表明添加剂对砖样体积密度和气孔率的影响顺序为:锆英石粉钛白粉金属Al 粉;对常温抗折强度的影响顺序为:钛白粉锆英石粉金属Al 粉。从SEM 图来看,基质中各晶粒间结合紧密,形成直接结合结构。另有少量尖晶石的脱溶相在基质生成,尤其是空隙中尖晶石相发育良好,彼此搭接形成直接结合,提高了砖样的强度,抗热震性能优异。
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