纳米Al2O3 对刚玉质浇注料性能的影响
α-Al2O3及亚白刚玉粉对镁质浇注料物理性能的影响
ｎｓ ｅｉ ａ—ｂｓｄｃｓａｌ ｓｐｅ ａｅ ｉ ｈ ｅｇ ｔ ａｉ ａ ｇｅ ａｅ ｉ ｅ）ｏ ０：０．ｎ ｔｅｅ ｐｒ ｎ，５ ，０ ，５ ，０ ｏ ｅ ａｅ ａｔｂｅｗａ ｒｐ ｒｄｗ ｔ ｔｅｗ ｉｈ ｒｔ ｈ ｏ（ ｇｒｇｔ ：ｆ ｓ ｆ ｎ ７ ３ Ｉ ｈ ｘｅｉ ｔ ％ １ ％ １ ％ ２ ％ ｆｔ ｍｅ ｈ
维普资讯
陶 瓷
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—
Ａ２ ３ 亚 白刚玉 粉 对 镁 质 浇 注料 物 理 性 能 的影 响 １ 及 Ｏ
吴 椿 烽 高 里 存 刘 斌
（ 西安 建筑科 技 大学 材 料科 学 与工程 学 院 西安 ７０ ５ ） １０ ５
摘 要 以 高纯 镁 砂 （ ５ｍ ． ～３ ¨， ～１¨） 电 熔 镁 砂 （ ｌ ¨） 骨 料 ． 熔 镁 砂 细 粉 、 —Ａ２ ，微 粉 、 白 刚 玉 粉 、 ８～ ｍ ５ 仃 ３ 仃 和 ｎ ｎ ≤ 仃 为 ｎ 电 ａ Ｉ ０ 亚
和电熔镁 砂（ 粒度 ≤１ ｍ 为骨 料 ， 质 部 分 主 要包 括 ） ｍ 基
Байду номын сангаас
前 言
镁质 浇注料具 有耐 火 度 高 、 重 软化 温 度 高 和抗 荷 渣 性强 等优点 ， 常用 于熔 炼 炉 和 有渣 侵 蚀 等 特殊 的 热工设备 上 。镁 铝尖 晶石具 有熔 点高 （ ３ 《 ， ２１５ｃ ） 耐化 ＝
刚玉渣配制炼铁用耐火浇注料可行性研究
刚玉渣配制炼铁用耐火浇注料可行性研究摘要：刚玉渣是一种优质的耐火资源，本实验旨在开发出一种应用于炼铁领域的刚玉渣耐火浇注料，替代成本较高的商品浇注料，有效降低炼铁的耐材消耗成本，并取得显著的经济效益。
关键词：刚玉渣，耐火材料，炼铁，资源利用引言目前，攀钢采用铝热法生产高钒铁，原料为金属铝和石灰，产生的炉渣属CaO～A12O3系，其A12O3含量高达60％以上，被称为刚玉渣（又叫钒铁渣）。
攀钢生产钒铁每年要副产15000吨以上的刚玉渣，其中50刚玉渣8000吨以上，80刚玉渣7000吨以上。
由于刚玉渣中含有1.0%～1.5%的V2O5，目前大部分出售给周边小厂提取其中的残钒，提钒后的残渣成为废弃物，没有从根本上解决刚玉渣的综合利用问题。
刚玉渣是一种优质的耐火资源，研究表明，刚玉渣中Al2O3+MgO含量大于80%，是一种人造铝镁质耐火原料，耐火度大于1770℃。
1刚玉渣的性质1.1 刚玉渣的化学成份铝热法冶炼钒铁的还原剂为金属铝，氧化钙为调渣剂，因此刚玉渣主要成份为氧化铝、氧化钙，炉衬材料氧化镁，以及夹杂的的钒氧化物等。
铝热法刚玉渣化学成份见表1。
表1 刚玉渣化学成份%刚玉渣在冶炼过程中与炉衬材料MgO结合，有一部分MgO扩散到刚玉渣中去，还有一部分在出渣时粘结在刚玉渣表面，从而形成铝镁系炉渣，见图2所示。
其中Al2O3+MgO含量大于80%，CaO含量大于10%，仅从化学成份分析该渣属于优质的铝镁系耐火原料，可以作为耐火材料使用。
1.2 刚玉渣的物相特性将刚玉渣物相组成与铝酸钙水泥物相做对比可以看出，刚玉渣成份与铝酸钙水泥成份接近，主要物相为CA、CA2、α-Al2O3等，SiO2、Fe2O3含量都较低，唯一不同在于刚玉渣中混入MgO，部分MgO与Al2O3反应生成尖晶石相，部分MgO呈游离状，从物相分析说明刚玉渣成份接近铝酸钙水泥的成份，由于铝酸钙水泥的物相CA、CA2是铝酸钙水泥的主要组成部分，可以水化产生强度，是铝酸盐水泥的主要强度来源，因此从物相组成分析刚玉渣也具有水化性能，能产生一定的强度[1]。
纳米氧化铝的研究
纳米氧化铝的研究及应用[摘要]纳米技术是当今世界最有前途的决定性技术，纳米科学与技术将对其他学科、产业和社会产生深远的影响。
文章概述了纳米氧化铝的结构、性能、用途、制备等方面，更深入地了解了纳米氧化铝材料，并展望了纳米氧化铝材料的应用前景。
[关键字]纳米氧化铝 结构 性能 用途 制备方法[前言]近年来, 纳米氧化铝材料备受到人们普遍关注,其广阔的应用前景引起了世界各国科技界和产业界的高度关注，因此作为21世纪具有发展前途的功能材料和结构材料之一，纳米氧化铝材料一直都是纳米材料研究领域的热点。
1 纳米氧化铝的结构与性质Al 2O 3有很多同质异晶体，常见的有三种，即：α- Al 2O 3、β- Al 2O 3、γ- Al 2O 3。
除β- Al 2O 3是含钠离子的Na 2O-11Al 2O 3外,其他几种都是Al 2O 3的变体。
β- Al 2O 3、γ- Al 2O 3晶型在1000~1600℃条件下，几乎全部转变为α- Al 2O 3 。
① α-Al 2O 3α- Al 2O 3为自然界中唯一存在的晶型，俗称刚玉。
天然刚玉一般都含有微量元素杂质，主要有铬、钛等因而带有不同颜色。
刚玉的晶体形态常呈桶状、柱状或板状，晶形大都完整，具玻璃光泽。
α- Al 2O 3属六方晶系，氧离子近似于六方密堆排列，即ABAB ˖˖˖二层重复型。
在每一晶胞中有4个铝离子进入空隙，下图为α- Al 2O 3结构中铝离子填入氧离子紧密堆积所形成的八面体间隙。
由于具有较高的熔点、优良的耐热性和耐磨性，α- Al 2O 3被广泛的应用在结构与功能陶瓷中。
② β- Al 2O 3β- Al 2O 3是一种含量很高的多铝酸盐矿物，它不是一种纯的氧化铝，其化学组成可近似用MeO-6 Al 2O 3和Me 2O-11Al 2O 3表示（MeO 指CaO 、BaO 、SrO 等碱土金属氧化物；Me 2O 指的是Na 2O 、K 2O 、Li 2O ）。
Al2O3和MgO对低水泥尖晶石耐火浇注料性能的影响
２ 实 验
２１ 原 料 ．
作 为原 料 。采 用 片状 氧 化 铝 、细 粒 及 超 细 烧
结 氧化 铝 、矾土 水泥 （ Ｃ Ｏ １％ ） 含 ａ ７ 、合 成 尖 晶石
（ Ｓ７ ＭＡ ６牌 号 ） 、反 应性 氧 化 铝 、二 氧 化 硅 细 粉 、 死 烧镁 砂 （ ９牌 号 ）及 某 些 加 入 剂 。原 料 的化 Ｍ９
ｌｏ ℃至 ｌｏ ℃时 刚 玉 尖 晶 石 浇 注 料 的 热膨 胀 也 ｌｏ ３ｏ
有 所 增 大 ．之后 随着 温 度 的 提 高 ，热 膨 胀 则徐 缓
地 缩 小 。还 应指 出 ，刚 玉 、方镁 石 浇 注 料 的抗 渣
性 高 于刚 玉尖 晶石 浇 注料 。 此外 ，某 些 研 究 者指 出 ，当 Ｍ 与 浇 注 料 干 燥 过 程 中 析 出 的水 发 生 反 应 时 会 导 致 产 生 裂 纹 。 还指 出 ．以 电 熔 刚 玉 配 制 的 浇 注 料 的 颗 粒 组 成 及 超细 颗 粒 组 成对 其 流 动性 有 影 响 。他 们 同 时 还 报 道 了关 于 含 有 反应 性 氧 化 铝 和 二 氧 化 硅 细 粉 的 复 合 料凝 固的 不 同 条 件 。 此 外 ，温 度 、配 料 组 成 及 最 细颗 粒 的 粒 度 也 是 影 响 凝 固和 流 动 性 的 主 要 因 素 。另 外 还 报 道 ，采 用 二 氧 化 硅 细 粒 时 其 良好 效
纹 的可能 性 。
研 究 结 果 还 表 明 。如果 Ｍｇ 的加 入 量 大 于需 Ｏ 要 量 。则 因膨 胀 引 起 的 总 应力 将 增 加 产 生 裂 纹 的 可 能 性 。因 而 也 会 降 低 浇 注料 的 物 理 机 械 性 能 。 最后 还 分析 了所 制成 试 样 的微观 结构 及 相组 成 。
氮化铝抗水化性能及其在浇注料中的应用
变化。
数与热处理温度呈线性关系( a= 3. 1152+ 1. 4249 10- 5T , c= 4. 9785+ 2. 2736 10- 5T ) , 因此他
们认为在热处理过程中有一部分氧元素固溶进入
加水量
5. 5 5. 5 5. 5 5. 5
2 结果与分析
2. 1 热处理 AlN 用碳热还原法在 1550 合成了 AlN 粉末, 粉
末呈弱团聚, 中位粒径为 1 m 左右。AlN 粉末的 差热- 失重曲线在 1087 左右有明显的放热峰, 对应温度下热重曲线有急剧的增重现象, 这是由 于 AlN 在此温度剧烈氧化所致。从氧化增重的曲 线( 图 1) 上可以看到在 200 以前粉末有失重现 象, 可能是少量的吸 附水脱水造成 的。AlN 的氧 化行为在 600 左右就已开始, 到 1000 加剧。 故热处理温度选择在 700 、750 、850 、950 和 1050 。700 为 AlN 粉末的除碳温度。
于在高温下 AlN 与镁铝尖晶石形成含 Mg 的氮氧 化铝尖晶石固溶体, 这种带有空位缺陷的尖晶石 能吸收转炉渣中的 FeO。同时 CaO、MgO 等组分也 与 Al2O3 反应形成 CaO 6Al2O3 和 MgAl2O4, 改变了 熔渣的组成, 使渣粘度升高, 阻止熔渣在浇注料体 内进一步渗透, 从而提高了浇注料的抗渣侵蚀性。 但也发现在空气中, 引入 AlN 的浇注料抗渣性反 而下降, 这是因为 AlN 被氧化引起体积膨胀, 使浇 注料变松散, 熔渣侵入内部的结果。
AlN 晶格内形成 Al- O- N 相, 而使 AlN 晶格常数 增大。这种属 AlN 型的氮氧化铝相也有报道[ 13] 。 2. 2 AlN 粉末在水溶液中的稳定性
刚玉浇注料使用说明
刚玉浇注料使用说明一、刚玉浇注料的特点1.高耐火性：刚玉浇注料是一种高纯度氧化铝熔渣和高纯度氧化铝作为主要原料，具有较高的熔点和耐高温能力。
2.优良的抗热震性能：刚玉浇注料具有优异的抗热震性能，能够承受快速温度变化和热循环的影响，不易破裂和开裂。
3.尺寸稳定性：刚玉浇注料在高温条件下具有较低的热膨胀系数，保持形状和尺寸的稳定性。
4.耐酸碱侵蚀性：刚玉浇注料对酸碱介质具有较好的抵抗能力，能够在高酸碱环境中长期使用。
二、刚玉浇注料的使用方法1.施工准备：在进行刚玉浇注料的施工前，先进行施工准备工作。
首先检查浇注设备，保证设备的完好。
然后清理施工区域，确保表面干净。
接着，按照施工计划准备好所需的原材料和工具。
2.母料制备：将刚玉浇注料的母料与适量的稀土粉末、黏结剂和其他添加剂充分混合。
混合时要确保均匀，以免影响材料的性能。
3.浇注：在混合好的刚玉浇注料中逐渐加入适量的清水，边加边搅拌，直至形成均匀的泥浆状。
然后使用浇注设备将刚玉浇注料浇注到预定的施工区域内。
浇注时要注意控制浇注速度和浇注厚度，以保证施工质量。
4.整平和养护：在浇注完刚玉浇注料后，及时进行整平和养护。
使用板块或敲击工具将刚玉浇注料表面敲打平整，并及时进行调整修正。
然后进行养护，保持湿润状态，防止过早干燥和开裂。
5.硬化和烘干：经过一段时间的养护后，刚玉浇注料会逐渐硬化和烘干。
在硬化的过程中需要注意保持适当的湿度和温度，以避免开裂和变形。
6.炉前试验：在刚玉浇注料完全硬化后，进行炉前试验。
通过炉前试验可以验证材料的性能和稳定性，以确保其满足使用要求。
三、刚玉浇注料的注意事项1.使用过程中要严格按照施工工艺进行操作，避免操作失误导致质量问题。
2.施工环境应选择清洁、干燥、通风良好的场所进行，以免污染材料。
3.混合刚玉浇注料时要保持搅拌均匀，避免出现凝聚和剥离的现象。
4.浇注时要注意浇注速度和厚度的控制，避免形成气孔和裂缝。
5.施工完成后要及时进行整平和养护，保持湿润状态，防止过早干燥和开裂。
刚玉浇注料的理化指标
刚玉浇注料的理化指标
一、化学成分
刚玉浇注料的化学成分主要是由刚玉（α-Al2O3）和结合剂组成。
其中，刚玉是主要的耐火材料，提供高温强度和耐侵蚀性；结合剂则负责将刚玉颗粒粘结在一起，并提高浇注料的可加工性和使用性能。
二、物理性能
1. 密度：刚玉浇注料的密度取决于其颗粒大小和结合剂的含量。
一般来说，浇注料的密度越高，其强度和耐火性能也越好。
2. 气孔率：气孔率是衡量浇注料中气孔数量的指标。
气孔率过高会导致强度下降，过低则可能导致热导率增大。
3. 热膨胀性：刚玉浇注料的热膨胀性应尽可能低，以减少因温度变化引起的尺寸变化和应力。
4. 耐磨性：由于刚玉浇注料常用于处理飞灰和渣等物料，因此其耐磨性也是一项重要的物理性能。
三、使用性能
1. 高温强度：在高温下，刚玉浇注料应保持良好的强度和稳定性，以抵抗内部和外部的机械负荷。
2. 耐火性：作为耐火材料，刚玉浇注料应能在高温下保持其结构和性能的稳定。
3. 抗侵蚀性：面对飞灰、渣等物料的腐蚀，刚玉浇注料应具有一定的抗侵蚀性。
4. 热导率：热导率是衡量刚玉浇注料传热性能的重要指标。
在高温下，良好的热导率有助于控制温度和热量分布。
四、工艺性能
1. 浇注性能：刚玉浇注料应具有良好的流动性，以便于浇注到复杂的几何形状中。
2. 干燥性能：干燥过程中，浇注料应保持良好的尺寸稳定性，避免开裂或变形。
3. 烧成性能：在烧成过程中，浇注料应能保持适当的烧结速度和体积变化，以实现理想的烧结效果。
刚玉浇注料的理化指标
刚玉浇注料的理化指标刚玉浇注料是一种用于高温设备胆管、耐磨砌块等材料制备的重要材料。
其理化指标对于材料的性能评价非常关键。
本文将从材料组成、理化指标的分类以及各个指标的含义和影响因素等方面进行详细介绍，以期对读者有所启发。
一、材料组成刚玉浇注料通常由刚玉颗粒、粘结剂、增强材料和一些辅助材料组成。
刚玉颗粒是材料的主要组成部分，它们负责承受外界的压力和磨损。
粘结剂的作用是将刚玉颗粒粘结在一起，形成一个整体。
增强材料可以增加材料的强度和抗冲击性能。
辅助材料则是一些对材料性能有影响的其他成分，如悬浮剂、抗坍剂等。
二、理化指标的分类刚玉浇注料的理化指标可以分为物理指标、力学指标和耐火性能指标三大类。
1.物理指标：刚玉浇注料的物理指标主要包括颗粒度、比表面积和真密度等内容。
颗粒度表示刚玉颗粒的粒径大小。
比表面积反映了表面活性的强弱程度，可以用来评估颗粒的分散性和粘结剂的粘结性能。
而真密度则是指材料的单位体积质量，可以反映材料的密实程度。
2.力学指标：力学指标主要包括抗压强度、抗折强度和冷热循环稳定性等内容。
抗压强度是指材料在受到压力作用下的抗破坏能力。
抗折强度则是指材料在受到弯曲作用下的抗破坏能力。
冷热循环稳定性是指材料在经历多次冷热循环后仍能保持稳定性能的能力。
3.耐火性能指标：耐火性能指标主要包括耐火度、热膨胀系数和耐火胶结时间等内容。
耐火度是指材料在高温条件下能维持稳定性的最高温度。
热膨胀系数反映了材料在温度变化时的膨胀程度。
耐火胶结时间是指材料在高温下达到最终稳定状态所需要的时间。
三、各个指标的含义和影响因素1.颗粒度：颗粒度的大小直接影响材料的工艺性能和力学性能。
颗粒过大会降低浇注料的耐火度和力学强度，而过细的颗粒会影响材料的流动性和凝结性能。
因此，合适的颗粒度是确保刚玉浇注料性能的关键。
2.比表面积：比表面积的大小与刚玉颗粒的分散性和粘结剂的粘结能力有关。
较大的比表面积能提供更多的活性表面，有利于粘结剂与颗粒之间的黏结作用。
细粉含量对高纯刚玉质耐火浇注料性能的影响
ｗ（ ａ Ｃ Ｏ） ｗ（ ｉ ） ＳＯ２
０ ２ ．Ｏ ０ ４ ．０
表 １ 实验 用原 料 化 学 成 分 ／ ｗ（ Ｉ ） Ａ ２ ０３
９ ５ ９． ３ ９ ．５ ９ ５ ０ Ｏ ．１
— —
ｗ（ Ｏ） Ｍｇ
ｗ（ ｅ０３ Ｆ２ ）
收 稿 日期 ： ０ １０ — ２ ２ １ －５１
２ 试 验 结 果 与分 析
２ １ 细 粉 含 量 对 试 样 强 度 的 影 响 ．
细粉 含量在 经各 个温 度处 理后 对试样 常温 抗折
作 者 简 介 ： 盛 （９ ３ ）男 ， 程 师 。 电话 ：３ ５ ６９ ７ 肖 １ ７一 ， 工 ｌ９１６２２
摘 要 ： 过 增加 电熔 镁 砂 粉 含 量 、 少 细粉 总量 ， 析 了不 同 细粉 含 量 对 高纯 刚 玉 质 耐 火 浇注 料 性 能 的 影 响 。试 验 通 减 分
结 果 表 明 ： 砂 细粉 的加 入 量 在 ５ 时 ， 够 得 到 ￣ － 的 线 变 化 率 ， 用 效 果 良好 。 而 且 尖 晶石 量 的增 加 ， 显 著 提 镁 能 ｌｑ ｔ＂ ｔ 使 可
原 料
板 状 刚 玉
１ 试 验 研 究
１１ 原 料选择 ．
为满 足 大型 钢包 技 术 条 件 的化学 成 分要 求 ， 必 须使用 高纯 的原料 。 以板状 刚玉 （ 白刚 玉） 电熔镁 或 、 砂和 氧化铝 微粉作 为 主要原 料 ， 水合 氧化 铝 、 二氧化 硅微 粉为结 合剂 ， 添加 少量 的外加 剂 。 料化 学成分 原
按 照有 关 标 准测 定 试样 经 １５ ０。 ｈ热处 ５ Ｃｘ ３ 理后 的线变 化率 。用 三点 弯 曲法 测定试 样 经 １ Ｏ。 １ Ｃ ｘ２ ， ０ ０。 ｈ １ ０ Ｃ×３ｈ １５ ０。 ４ ， ５ Ｃ×３ｈ热 处理后 的常 温抗折 强度 。
刚玉莫来石耐火浇注料配方
刚玉莫来石耐火浇注料配方1.刚玉是耐火材料中的主要成分之一，它的主要成分是氧化铝(Al2O3)。
刚玉具有高硬度、高耐磨性和耐高温性能，是一种重要的高温材料。
刚玉可以通过熔炼氧化铝或通过高温反应合成得到。
2.莫来石是刚玉莫来石耐火浇注料中的另一个重要成分。
它主要由含镁的硅酸盐矿物组成，可以通过破碎、磨碎和筛分等工艺得到粉末状。
3.结合剂是将刚玉和莫来石等粉末状材料粘结在一起的物质，使得浇注料能够形成固态结构。
常用的结合剂包括黏土、石膏和高铝水泥等。
4.添加剂可以提高刚玉莫来石耐火浇注料的性能和使用寿命。
常见的添加剂有高温固化剂、抗火泡沫剂、防水剂和防裂剂等。
1.刚玉粉：60%2.莫来石粉：25%3.黏土：7%4.石膏：5%5.添加剂：3%具体配方可以根据不同厂家和不同工艺进行调整。
在具体制备过程中，可以按照以下步骤进行：1.将刚玉粉、莫来石粉、黏土和石膏按照配方比例混合均匀。
2.在混合的粉末中逐渐加入适量的结合剂，如高铝水泥，搅拌均匀。
3.根据具体需要，适当添加一定量的添加剂，如高温固化剂、抗火泡沫剂等。
4.继续搅拌并逐渐加入适量的清水，直到形成可塑性浇注料。
5.将浇注料倒入模具中，平整表面。
6.在室温下静置一段时间，使浇注料自然固化。
7.将固化的浇注料进行养护和烘烤，使其获得更好的耐火性能。
需要注意的是，在制备刚玉莫来石耐火浇注料时，应控制好配比、搅拌时间和养护条件，以确保其质量和性能符合要求。
此外，不同的配方和工艺也会对耐火浇注料的性能产生不同的影响，需要根据具体情况进行调整和优化。
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ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｈｃｌ．ｃｏｍ．ｃｎ ２０１９／４ 耐火材料 ／ＲＥＦＲＡＣＴＯＲＩＥＳ ３０９
耐火材料 ／ＮＡＩＨＵＯ ＣＡＩＬＩＡＯ ２０１９年第 ５３卷
根据 ＧＢ／Ｔ２９９７—２０００测定试样的显气孔率和 体积密度，根据 ＧＢ／Ｔ３００１—２００７测定试样的常温抗 折强度，根据 ＧＢ／Ｔ５０７２—２００８测定试样的常温耐压 强度。根据 ＧＢ／Ｔ３００２—２００４测定试样的高温抗折 强度（１４００℃保温 ３０ｍｉｎ），其测试跨度为 １２５ｍｍ， 加载速率为 ０．１５ＭＰａ·ｓ－１。采用水冷法测定抗热震 性（ΔＴ＝１１００℃，水冷 ５次）：将 １５００℃烧后试样加 热至 １１００℃，保温 ３０ｍｉｎ，然后将试样快速取出放入 水槽内，而后取出烘干，重复 ５次，测定试样每次热震 后的弹性模量，以热震后的弹性模量为抗热震性评价 指标。
１ 试验
１．１ 试样制备 试验所用原料为板 状 刚 玉 颗 粒 （粒 度 为 ５～３、
３～１和≤１ｍｍ）、板状刚玉细粉（粒度 ８０μｍ）、富 铝尖晶 石 粉 （粒 度 ８０μｍ）、活 性 αＡｌ２Ｏ３ 微 粉 （ｄ５０＝１．４２６μｍ）、ρＡｌ２Ｏ３微粉（ｄ５０ ＝５．７９５μｍ）、铝 酸钙 水 泥 （ＣＡ６７０）和 纳 米 Ａｌ２Ｏ３（平 均 半 径 为 ３０ ｎｍ）。具体试样配比见表 １。
板状刚玉颗料
７４
７４
７４
７４
板状刚玉细粉
６
６
６
６
富铝尖晶石粉
８
８
８
８
铝酸钙水泥（ＣＡ６７０）
２
２
２
２
ρＡｌ２Ｏ３微粉 αＡｌ２Ｏ３微粉 纳米 Ａｌ２Ｏ３粉（外加）
５
５
５５５源自５５５０
１
２
３
１．２ 试样表征 借助 Ｘ’ｐｅｒｔｐｒｏ型 Ｘ衍射仪和 Ｎｏｖａ４００Ｎａｎｏ型
环境扫描电子显微镜分别分析试样的相组成和显微 结构，采用 Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ２０００型激光粒度分析仪表征基 质的粒度，借助 ＲＦＤＡ－ＨＴＶＰ１６００（ＩＭＣＥ，Ｂｅｌｇｉｕｍ） 型仪器测定试样热震前后的常温弹性模量。
经不同温度热处理后试样的常温抗折强度和耐 压强度随纳米 Ａｌ２Ｏ３ 含量的变化如图 ４所示。随着 纳米 Ａｌ２Ｏ３加入量的增加，试样经 １１０、１１００和 １５００ ℃热处理后的常温抗折强度和耐压强度大体上呈现 先增加后轻微 下 降 的 趋 势，当 纳 米 Ａｌ２Ｏ３ 加 入 量 为 ２％（ｗ）时，强度相对较大。
第 ４期 祝 慧，等：纳米 Ａｌ２Ｏ３对刚玉质浇注料性能的影响 ２０１９年 ８月
（ＦＳ１０）、柠檬酸和适量的水，经配料、搅拌、振动并浇
注成型为 ２５ｍｍ×２５ｍｍ×１４０ｍｍ的试样。将试样
经自然 养 护 ２４ｈ后 脱 模，再 经 １１０℃ 烘 箱 中 干 燥
表 ２为纳米 Ａｌ２Ｏ３ 加入量对刚玉质浇注料加水 量的影响。由表 ２可知，当控制浇注料的流动值为 １６０ｍｍ时，随着纳米 Ａｌ２Ｏ３ 添加量的增加，试样加水 量越高。随着纳米 Ａｌ２Ｏ３添加量的增加，尽管其能更 好地填充颗粒间的气孔，排挤出气孔中的水，降低加 水量。但由于小尺寸纳米 Ａｌ２Ｏ３ 颗粒越多，颗粒易团 聚，为了达到一定的流动值，需水量随之增多。另外， 颗粒尺寸越小，其黏度相对越大，致使试样浇注过程 中流动性差，为达到一定流动值，需要更多的水来弥 补其流动性。
ρＡｌ２Ｏ３ 可以提高浇注料的脱模强度及高温性
能，同时可以中和水泥结合体系在高温下产生低熔点 物相而导致高温性能下降的不足。目前，对超低水泥 与 ρＡｌ２Ｏ３共同结合体系下纳米级基质结构优化研 究的报道不多。本工作中采用 ρＡｌ２Ｏ３ 微粉与纯铝 酸钙水泥作为结合剂，并添加不同含量的纳米 Ａｌ２Ｏ３ 粉，以提高颗粒间的堆积密度，使试样中温下发生部 分烧结且高温下促进烧结，从而使材料的常温物理性 能、高温抗折强度及抗热震性能明显改善。 ０
图 ２为添加不同量纳米 Ａｌ２Ｏ３试样经 １５００℃热 处理后 ＳＥＭ照片。可以看出，添加纳米 Ａｌ２Ｏ３试样中 片状 ＣＡ６相明显比未添加纳米 Ａｌ２Ｏ３试样的多，其中 添加 ２％（ｗ）纳米 Ａｌ２Ｏ３的试样 Ｃ中片状 ＣＡ６相对较 多，且颗粒接触更紧密，片状 ＣＡ６ 分布均匀。原因在 于纳米 Ａｌ２Ｏ３粒径小，且具有较高的比表面积和较低 的反应活 化 能，其 引 入 后 增 加 了 体 系 烧 结 驱 动 力， 有利于与 水 泥 中 的 ＣａＯ反 应 生 成 片 状 的 ＣＡ６相 。片
表 ２ 浇注料的加水量和流动值
试样编号
流动值 ／ｍｍ
加水量 ／％
Ａ
１６０
５．６６
Ｂ
１６０
５．８３
Ｃ
１６０
５．９４
Ｄ
１６０
６．２９
试样经不同温度热处理后的显气孔率和体积密 度如图 ３所示。可以看出，随着纳米 Ａｌ２Ｏ３ 加入量的 增加，不同温度热处理试样的显气孔率和体积密度分 别呈现增加和降低趋势。原因在于，纳米 Ａｌ２Ｏ３ 具有 比活性 αＡｌ２Ｏ３ 微粉更小的粒径，黏度大，极易团聚， 此时，为达到与对比试样一致的流动值，故随着纳米 Ａｌ２Ｏ３ 加入量的增加，其需水量随之增多，导致试样 显 气孔率提高，体积密度下降。
纳米 Ａｌ２Ｏ３ 的 加 入 能 起 到 细 化 气 孔 的 作 用，且 ρＡｌ２Ｏ３水化反应后形成的三羟铝石 Ａｌ（ＯＨ）３和勃姆 石凝胶 ＡｌＯ（ＯＨ）均具有胶结和硬化作用。三羟铝石 晶体和凝胶的互连结构填充了浇注料的气孔，减少了 浇注料的表面缺陷，使浇注料在 １１０℃烘后获得了一 定的强度。但由于 ρＡｌ２Ｏ３水化物脱水到 １０００℃后 开始快速发生晶型转变导致试样中温强度较低。而 添加纳米 Ａｌ２Ｏ３促进了 １１００℃下 ＣＡ２ 的生成，提高 了颗粒间的结合强度，因此，与未添加纳米 Ａｌ２Ｏ３ 的 试样相比，其中温强度显著提高。经 １５００℃热处理 后，纳米 Ａｌ２Ｏ３加入量的增加促进了大量片状 ＣＡ６的 生成（图 ２），提高了试样 １５００℃烧后的强度。添加 ３％（ｗ）纳米 Ａｌ２Ｏ３的试样强度略微下降是因为纳米 Ａｌ２Ｏ３ 加入量过多导致过分烧结，另外，加水量也相 应 较高，导致其力学性能有所下降。 ２．３ 高温性能
由图 １（ａ）可以看出，经 １１００℃热处理后，所有试 样 中的主要物相均为刚玉、镁铝尖晶石（ＭｇＡｌ２Ｏ４）、
图 １ 试样分别经不同温度热处理后的 ＸＲＤ谱
一铝酸钙 （ＣＡ）和二铝酸钙 （ＣＡ２）。与 未 添 加 纳 米 Ａｌ２Ｏ３试样 Ａ相比，添加纳米 Ａｌ２Ｏ３ 试样中的 ＣＡ２ 峰 较多且峰强明显增高；另外，添加纳米 Ａｌ２Ｏ３ 试样中 的 ＣＡ峰强明显低于未添加纳米 Ａｌ２Ｏ３试样的。
图 ２ 试样经 １５００℃烧后的 ＳＥＭ照片
状 ＣＡ６相在基质结构内部交叉穿插，减小了颗粒间的 间隙，形成坚固的结构，这种相组成及其显微结构特 征有利于提高试样的高温 强 度 和 抗 热 震 性 能。而 添加３％ （ｗ）纳 米 Ａｌ２Ｏ３ 的 试 样 Ｄ由 于 纳 米 Ａｌ２Ｏ３ 过量，导致其团聚，并与 ＣａＯ反应生成了层状不规则 的 ＣＡ６。 ２．２ 常温物理性能
中图分类号：ＴＱ１７５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１－１９３５（２０１９）０４－０３０８－０５ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－１９３５．２０１９．０４．０１４
刚玉质耐火浇注料因具有高的耐火度、良好的体 积稳定性 以 及 优 良 的 抗 侵 蚀 性 能，被 广 泛 应 用 于 冶 金、建材、石油、化工等行业［１－３］。刚玉质浇注料常采 用纯铝酸钙水泥为结合剂，这就必然会带入 ＣａＯ，而 带入的 ＣａＯ在 高 温 下 与 浇 注 料 或 渣 中 的 Ａｌ２Ｏ３ 和 ＳｉＯ２等组分反应形成低熔点物相，如黄长石和钙长石 等，这在一定 程 度 上 影 响 了 浇 注 料 的 高 温 性 能［４－５］。 以水合氧化铝、亚微米及纳米粉体部分取代水泥，可 使浇注料 的 致 密 程 度 大 幅 度 提 高，从 而 使 材 料 的 强 度、耐磨性、抗热震性能明显改善［６－８］。其中，纳米粉 体具有较高的比表面积和相对较低的活化能等特点， 使其在耐火材料中具有广泛的应用前景［９］。如 Ｏｔｒｏｊ 等［１０－１１］的研究发现，对 于 刚 玉 －尖 晶 石 自 流 浇 注 料， 随着纳米 Ａｌ２Ｏ３ 加 入 量 的 增 加，有 利 于 与 水 泥 中 的 ＣａＯ反应生成片状的 ＣＡ６相，片状 ＣＡ６穿插在板状刚 玉与尖晶石晶界之间，形成牢固的结构，且试样的自 流值和 工 作 时 间 降 低，常 温 抗 折 强 度 增 加；Ｓａｌｍａｎ 等［１２］的研究发 现，在 低 水 泥 自 流 矾 土 基 浇 注 料 中 加 入纳米 Ａｌ２Ｏ３ 有利于较低温度下生成 ＣａＯ·６Ａｌ２Ｏ３、 ＣａＯ·２Ａｌ２Ｏ３及 ３Ａｌ２Ｏ３·２ＳｉＯ２相，且当纳米 Ａｌ２Ｏ３ 添 加量（ｗ）不高于 １％时，试样的流动性随着纳米 Ａｌ２Ｏ３ 添加量的增加而增大。
按表 １配料，并外加适量的分散剂醚基聚羧酸脂
祝慧：女，１９９３年生，硕士研究生。 Ｅｍａｉｌ：１３２６０５３１２２９＠１６３．ｃｏｍ 通信作者：李享成，男，１９７８年生，博士，教授。 Ｅｍａｉｌ：ｌｉｘｉａｎｇｃｈｅｎｇ＠ｗｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ 收稿日期：２０１９－０１－０４
编辑：王海梅
３ ０８ ＮＡＩＨＵＯＣＡＩＬＩＡＯ ／耐火材料 ２０１９／４ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｈｃｌ．ｃｏｍ．ｃｎ
３０８～３１２
２０１９ 年 ８ 月 第 ５３卷 第 ４期
纳米 Ａｌ２Ｏ３对刚玉质浇注料性能的影响
祝 慧 龚 伟 李享成 陈平安 朱伯铨
武汉科技大学 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室 湖北武汉 ４３００８１
摘 要：为了改善刚玉质浇注料的强度和抗热震性能，以板状刚玉、富铝尖晶石粉、活性 αＡｌ２Ｏ３ 微粉、ρＡｌ２Ｏ３ 微粉、铝酸钙水泥（ＣＡ６７０）和纳米 Ａｌ２Ｏ３ 为主要原料，研究了引入不同量纳米 Ａｌ２Ｏ３（外加质量分数分别为 ０、 １％、２％和 ３％）对刚玉质浇注料显微结构及其性能的影响。结果表明：纳米 Ａｌ２Ｏ３的加入促进试样中温下 ＣＡ２ 相的生成和较低温度（１３００℃）下 ＣＡ６相的形成；引入的纳米 Ａｌ２Ｏ３ 与水泥中的 ＣａＯ反应生成片状的 ＣＡ６ 相 在基质结构内部交叉穿插，减小了颗粒间的间隙；随着纳米 Ａｌ２Ｏ３加入量的增加，浇注料的需水量和显气孔率逐 渐增加，常温抗折强度、耐压强度和高温抗折强度先增加后降低；试样经 ５次热震循环后，未添加纳米 Ａｌ２Ｏ３ 试 样的弹性模量衰减幅度最大，且添加纳米 Ａｌ２Ｏ３试样的弹性模量衰减幅度明显小于未添加纳米 Ａｌ２Ｏ３ 试样的。 综合考虑刚玉质浇注料的各项性能，纳米 Ａｌ２Ｏ３的适合加入量（ｗ）为 ２％。 关键词：刚玉质浇注料；纳米氧化铝；抗热震性能