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CA_6-MA轻质材料的制备、性能与高温冲蚀磨损行为的研究

冀新友  
【摘要】:节能减排的战略需求促使人们致力于开发新型轻质节能隔热耐高温材料。本研究中以储量丰富、价格低的白云石矿物原料以及工业氧化铝为原料,通过固相反应合成出了CA6-MA轻质复相耐高温材料,充分利用了白云石中的钙、镁成分,研究其合成温度、白云石添加量以及两步法烧结对该材料的物相、显微形貌、常温和高温性能的影响,研究该材料的高温冲蚀磨损行为,并在此基础上采用添加轻质骨料的烧失造孔法制备CA6-MA轻质砖。研究结果表明:以白云石和工业氧化铝为原料,当白云石添加量为15-20wt%时,所制备的复相材料以六铝酸钙、尖晶石为主晶相,且六铝酸钙的微观形貌以板片状晶粒为主,最佳煅烧温度为1600℃~ 1650℃,体积密度为1.61-1.67g/cm~3,抗折强度9.52-9.68MPa。采用两步法制备的复相材料需要的煅烧温度偏高,体积密度显气孔率与一步法相近,具有强度高的优势。煅烧温度对体积稳定性影响较大,白云石添加量为15~20wt%时1700℃煅烧制备的复相材料重烧线变化率为0.1%,且试样抗热震性能最好,二次热震效果的抗折强度保持率最高。两步法制备的试样比原位合成制备的试样体积稳定性较差。白云石添加量为15~20wt%所制备的复相材料进行高温冲蚀磨损研究,从常温升温至800℃,试样的体积冲蚀损失率相差不多,为0.063cm~3/g;从800℃升温至1200℃,体积冲蚀率上升较快,体积冲蚀率可达到0.136 cm~3/g,试样冲蚀磨损较大,不宜用于与炉料接触的炉膛或承重较大的部位。以加入轻质骨料烧失造孔法制备的CA6-MA复相轻质砖,材料体积密度0.97-1.09g/cm~3;抗压强度为1.4MPa,与市售的高铝轻质砖相近。 本研究不仅制备出高性能新型轻质节能隔热耐高温材料,并且为白云石矿物的综合高效利用提供了一条新的技术路线。


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