第二章铝硅系-2-08-4
第二章铝硅系-2013-4解析
（3）熟料的邻级混配和氧化铝含量高的熟料以细粉形式加入 （4）合适的颗粒组成 —— 适当增加细粉数量（45～50%） —— 适当增大粗颗粒的尺寸和数量 —— 部分熟料和结合粘土共同细磨 —— 共磨时熟料和粘土混合料中的A12O3／SiO2重量 比应略大于2.55。 （5）适当提高烧成温度（Ⅱ级矾土熟料）
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作业：
如何提高硅砖导热性能？说明原因。
1
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原料A 原料B 原料C 添加物/结合剂
粉碎/分级
粉碎/分级
粉碎/分级
配料（粗/中/细） 混合/混练
成型 干燥
烧成
烧成砖（制品）
2
烧成砖的制造工艺流程
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二等（甲） 二等（乙）
三等
60～68 50～60
42～52
2.8～5.5 1.8～2.8
1.0～1.8
灰白色、结构尚致密，具有少量鲕状体 灰色、结构疏松，具有较多的鲕状体
灰色、质轻又软，易碎，结构均匀
7
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5.5.2 高铝矾土的加热变化
—— 分解阶段； —— 莫来石化阶段； —— 重结晶烧结阶段。
原因 高岭石少，水铝石多，二次莫来石 化程度弱，可能还有TiO2作用 一定程度的二次莫来石化 二次莫来石化强烈 高岭石多，水铝石少，二次莫来石 化程度弱 同上
1500～ 1600℃
1600～ 1700℃
最易 1500℃左右 最易 1500℃左右
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◆铝矾土原料储量目前存在的问题：“四不清”
《最新有色金属金相图谱大全》
《最新有色金属金相图谱大全》[编著]：本书编委会[出版社]：冶金工业出版社[卷册数]：四册[光盘数]：一张[开本]：16开[出版日期]：2006年[定价]：￥960.00元详细目录第一篇铸造铝合金金相图谱第一章铸造铝合金概述第二章铝－硅系为基的铸造合金第三章铝－铜系为基的铸造合金第四章铝－镁系为基的铸造合金第五章铝－锌系为基的铸造合金第六章铝－稀土金属为基的铸造合金第七章铸造铝合金标准金相图片第二篇钛合金金相图谱第一章钛及其合金的组织分析方法第二章最重要的钛基系统状态图第三章钛合金的性能与相组成的关系第四章铸及其合金的典型组织第五章钛合金的性能与其显微组织的关系第六章工业钛合金的组织和性能第七章热强钛合金的组织和性能第八章缺陷的金相第三篇镍基合金金相图谱第一章变形镍基合金金相图谱第二章镍基铸造合金金相图谱第四篇其它有色金属金相图谱第一章铜合金金相图谱第二章镁合金金相图谱第三章硅及硅合金金相图谱第四章锌及锌合金金相图谱第五章锰及锰合金金相图谱第五篇有色金属金相显微镜的光学原理与显微镜的操作及应用第一章金相显微镜的光学原理第二章普通光学金相显微镜第三章偏振光显微镜第四章干涉显微镜第五章相衬金相显微镜第六篇有色金属金相试样的制备及金相显微摄影技术第一章有色金属金相制样设备及技术第二章有色金属金相试样的截取与镶嵌第三章有色金属金相试样的磨光与抛光第四章有色金属金相试样显微组织的显示第五章有色金属金相显微摄影及暗室技术第七篇有色金属金相组织的定性与定量分析第一章有色金属材料金相评析标准第二章有色金属材料的物理检测第三章有色金属材料的缺陷分析第四章有色金属定量金相第五章显微硬度在有色金属相研究中的应用第六章有色金属金相热处理检测标准。
铝合金应用手册(3篇)
第1篇第一章：概述1.1 铝合金的定义与特点铝合金是以铝为基础，加入其他元素制成的合金。
与纯铝相比，铝合金具有更高的强度、硬度和耐腐蚀性，同时保持了铝的轻质、导电、导热等优良性能。
铝合金广泛应用于航空、汽车、建筑、电子、包装等行业。
1.2 铝合金的分类铝合金按照合金元素的不同，可以分为以下几类：（1）纯铝：包括工业纯铝、半纯铝等。
（2）铝铜合金：包括铝青铜、铝黄铜等。
（3）铝镁合金：包括铝镁硅、铝镁锰等。
（4）铝硅合金：包括铝硅铜、铝硅镁等。
（5）铝锌合金：包括铝锌镁、铝锌锰等。
（6）铝锂合金：包括铝锂镁、铝锂铜等。
1.3 铝合金的应用领域铝合金因其优异的性能，广泛应用于以下领域：（1）航空航天：铝合金是航空航天工业的主要材料，用于制造飞机、火箭、卫星等。
（2）汽车制造：铝合金在汽车制造中的应用越来越广泛，如车身、发动机、悬挂系统等。
（3）建筑行业：铝合金门窗、幕墙、铝质装饰材料等在建筑行业中得到广泛应用。
（4）电子电器：铝合金在电子电器领域的应用主要体现在散热器、连接器、机壳等方面。
（5）包装行业：铝合金易加工、耐腐蚀，在包装行业得到广泛应用，如易拉罐、饮料瓶等。
第二章：铝合金加工工艺2.1 铝合金的熔炼铝合金的熔炼是生产过程中的关键环节，主要包括以下步骤：（1）准备熔炼设备：如熔炼炉、搅拌器等。
（2）准备原材料：按照配方要求，准备好铝锭、合金元素等。
（3）熔炼：将原材料放入熔炼炉，加热至熔化温度，进行搅拌、过滤等操作。
（4）合金化：在熔炼过程中，加入合金元素，调整成分。
（5）浇注：将熔化的合金倒入模具中，冷却固化。
2.2 铝合金的铸造铝合金的铸造是将熔化的合金倒入模具中，冷却固化成型的过程。
铸造方法包括：（1）砂型铸造：适用于形状复杂的零件。
（2）金属型铸造：适用于形状简单、精度要求较高的零件。
（3）压铸：适用于薄壁、复杂形状的零件。
2.3 铝合金的锻造铝合金的锻造是将加热后的合金在压力作用下，改变其形状和尺寸的过程。
汽车材料习题集及答案
汽车材料习题集及答案目录第一章金属材料的力学性能--------------------------------（3）第二章钢铁材料----------------------------------------------------------------（4）第三章有色金属及其合金---------------------------------（8）第四章非金属材料-------------------------------------------------------------（9）第五章汽车零件的选材------------------------------------------------------（11）第六章汽车燃料---------------------------------------------------------------（11）第七章车用润滑油及特种液------------------------------------------------（13）第八章汽车轮胎---------------------------------------------------------------（15）第九章汽车美容材料---------------------------------------------------------（16）习题答案------------------------------------------------------------------------（16）第一章金属材料的力学性能一、名词解释1.金属的使用性能：1.指金属材料在正常使用条件下所具备的性能。
它包括力学、物理、化学三方面的性能2.金属的工艺性能：指机械零件在制造加工过程中，金属材料所具备的性能。
它包括铸造、压力加工、焊接、切削、热处理等加工过程中的性能。
思考及习题(第二章) 材料科学基础课件
45o
2
简单六方
简单正交 底心正交 体心正交 面心正交
abc,==90 abc,90
简单单斜 底心单斜 简单三斜
3、标出面心立方晶胞中（111）面上的各点坐标，并判断 [1 10 ] 是否位 于或平行于（111）面，并计算 [1 10 ] 方向上的线密度。
注意：晶向指数的方向性！
判断某一晶向是否与某一晶面平行或位于其中，可用晶带定律判断，即： hu + kv + lw = 0
思考及习题（第二章）
固态结构
7个晶系、14 种布拉菲点阵
7个晶系 立方 四方 菱方 六方
正交
单斜 三斜
棱边长度及夹角关系 14种布拉菲点阵
a=b=c,===90
a=bc,===90 a=b=c,==90
简单立方 体心立方
面心立方 简单四方 体心四方
简单菱方
a1=a2=a3c,== 90,=120 abc,===90
根据密度公式： = xAC+ 3xAFe
Vc NA
计算得到x = 3.968 4
故Fe3C间隙化合物中，每个晶胞内C原子数为4，Fe原子数为12。
c
b
a
正交晶系
abc,===90
5、下图为-Fe的X-射线衍射谱，所用X光波长 = 0.1542 nm，试计算每
个峰线所对应的晶面间距，并确定其晶格常数。
数a = 0.4514 nm，b = 0.508 nm，c = 0.6734 nm，其密度 = 7.66 g/cm3，
试求Fe3C每个单位晶胞中含Fe与C原子的数目。（C原子量Ac= 12.011 g/mol，
Fe原子量AFe = 55.85 g/mol）
第二章铝硅系-2-08-2
33 30 25 20
1.5 2.0 2.5 3.0
1710 1670 1630 1580
15 15 17 17
4.0 3.5 3.0 2.5
半软质粘土
35 30 25
2.5 3.0 3.5
1690 1650 1610
17 17 17
2.0 1.5 1.0
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高岭土
高岭石
高岭石粘土 （软质粘土） 高岭石 粘土岩 （半软质及 硬质粘土）
高岭石
高岭石
变水高岭石
针铁矿、褐铁矿、赤铁矿、金红石、锆英石、电气石、 长石、云母、菱铁矿、黄铁矿（白铁矿）、锐钛矿、板 钛矿、钛铁矿、榍石、磁铁矿、辉石、角闪石、绿廉石、 黝廉石、符山石、蓝晶石、磷灰石、柘榴石、锡石、方 解石、白云石、蛋白石、石髓、叶腊石、海绿石、石膏、 绿泥石、三水铝石、勃姆石、水铝石、明矾石及其它粘 土矿物与有机物等。
7
耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地 3.3.2 杂质氧化物对硅酸铝质制品组成及性能的影响
不同半径过渡金属在莫来石中固溶量 不同过渡金属随固溶量增加莫来石组分变化
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含V2O38.7wt.%莫来石
含Cr2O311.5wt.%莫来石
含Fe2O310.3wt.%莫来石
2 高铝砖 K2O 1.0%C 2.0%D C: D: L1315 =(C-c)/(c-1315℃）=6.4% L1315 =(D-d)/(d-1315℃）=13.8%
→B砖、D砖液相约为A砖、C砖的2.2倍。
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Al2O3—SiO2—氧化铁系统
常用铸造合金及其熔炼
2．性能及应用
石墨形态：
比灰铸铁中的石墨片的长厚比要 珠光体基体
小的片状，端部较钝、较圆，介于 片状和球状之间的一种石墨形态：
牌号：RuT420、RuT380、RuT340、
RuT300、RuT260
铁素体基体
蠕墨铸铁中的石墨
蠕墨铸铁的强度、塑性和抗疲劳性能优于灰铸 铁，其力学性能介于灰铸铁与球墨铸铁之间。
球化处理：
以冲入法最为普 遍，球化处理后 的铁液应及时浇 注，以防孕育和 球化作用的衰退。
（3）铸型工艺
凝固特性：球墨铸铁 含碳量较高，近共晶成 分，凝固收缩率低，但 缩孔、缩松倾向较大。 凝固的外壳强度较低；
而球状石墨析出时的 膨胀力却很大，若铸 型的刚度不够，铸件 的外壳将向外胀大， 造成铸件内部金属液 的不足，在铸件最后 凝固的部位产生缩孔 和缩松。
应用：
1）农业机械中占40～60％； 2）汽车拖拉机中约占50～70％； 3）机床制造中约占60～90％。
铸铁特点：
1）生产设备和工艺简单、价 格便宜；
2）有良好的铸造性、切削加 工性及减震性等优良的使用性能 和工艺性能。
分类
①按碳的存在形式分: 白口铸铁、 灰口铸铁和麻口铸铁。 ②按石墨存在形式分：灰口铸铁、 可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁。 ③按成分分：普通铸铁、合金铸铁。
石墨（G）的力学性能与作用
①性能： σb=20MPa、HB3~5、δ、ak = 0。
②割裂作用：减振、机械性能降低； 断屑性能好。
③尖端效应：应力集中； ④润滑作用（自润滑和储油）：减
摩和耐磨、切削性能好。 石墨（G）的形态
片状、球状、絮状。
铸铝材料固溶处理
设计型综合实验实验论文年月日固溶处理对铸铝合金性能的影响李星西安工业大学北方信息工程学院摘要：铸造铝硅合金是一种重要的合金材料，具有质量轻、强度高、耐磨耐蚀性好等优点，广泛应用于航空航天及汽车领域，但其组织中常出现的粗大共晶硅组织对合金的力学性能具有严重的不利影响，因此需要对该组织进行变质及固溶处理。
稀土被认为是金属的“维他命”，对铸造铝硅合金具有良好的变质作用。
铝合金通过控制加入Si，Cu的含量，使合金的综合性能都比较好。
含硅和铜的铝合金的强化机制主要是固溶强化和沉淀强化，一般在人工时效状态下使用。
主要探讨了变质及固溶处理对铸造铝合金微观组织的影响，比较了固溶处理前（变质二）和固溶处理后的组织性能变化。
本文以含硅和铜的铝合金为研究对象，以固溶处理为方法，采用组织观察(光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜)和金相组织分析相结合的方法对含硅铜的铝合金的强化性能进行了研究，主要研究内容和结果如下:(1)研究了固溶处理对合金微观组织的影响。
通过对合金进行金相分析和透射电镜观察发现，热处理后合金中粗大的树枝状的共晶硅形貌发生很大改变，共晶硅熔断并且被球化;强化相在固溶处理过程中溶解。
这些形态的改变带来了包括合金的抗拉强度、硬度和耐磨等性能都得到很大的提高。
当固溶温度为480℃，固溶时间为4.5小时时，第二相固溶基本完成，而且合金中枝状的共晶硅被溶断并且被很好的球化。
关键词铸铝合金固溶处理变质金相组织目录摘要第一章绪论 (4)1.1铝合金分类及性能 (4)1.1.1铸造铝合金 (4)1.1.2变形铝合金 (6)1. 2铸造铝硅合金的变质处理 (6)1.2.1变质剂的发展 (7)1.3铸造铝硅合金的热处理 (8)1.3.1固溶处理 (8)1.3.2时效处理 (8)1.4本课题的研究意义 (9)第二章试验方案 (9)2. 1 Al-Si-Cu合金的制备 (9)2.1.1实验原料和熔炼设备 (9)2.1.2熔炼过程及加入的材料 (10)2.1.3 固溶处理 (12)第三章固溶处理前后合金组织与性能的分析 (13)3.1 Al-Si-Cu合金的金相分析 (13)3.1.1未经固溶处理（即变质二）的Al-Si-Cu合金的金相分析: (13)3.1.2固溶处理之后的金相组织图 (16)第四章结论 (17)参考文献第一章绪论1.1铝合金分类及性能1.1.1铸造铝合金铝在地壳中的含量仅次于氧和硅居于第三位，是地壳中含量最丰富的金属元素，其空间点阵为面心立方结构且没有同素异构转变，在化学元素周期表中为第IIIA主族元素，纯铝的密度较低为2.699g/cm'，其熔点为660.24'C，通常向纯铝中加入如Mg, Si, Zn, Cu等元素能得到性能更优的铝合金。
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伊利石合成 KAl2［(OH)2AlSi3O10］ 蒙脱石合成（微晶高岭石）
Ex(H2O)4｛(Al2-x,Mgx)2［(Si,Al)4O10］(OH)2｝ 高岭石合成
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细磨时间及预先煅烧温度对莫来石致密化的作用
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电熔莫来石的理化指标 项 Al2O3，％ 目
指 M75
70～77
标
M70 60～70
SiO2，％ TiO2，％ 不大于 Fe2O3，％ 不大于 Na2O＋ K2O，％ 不大于 体积密度，g· -3 不小于 ㎝ 显气孔率，％ 不大于 耐火度，℃ 不低于
22～29 0.1 0.2 0.4 2.90 5 1850
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ZrO2粒径较大，主要以m-ZrO2形式存在，材料以微裂纹增韧为主。
耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地 生产烧结锆莫来石原料生产工艺：
■ 工业氧化铝＋锆英石
■ 高铝矾土＋锆英石+（工业氧化铝）
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耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地 3.3.6.4 莫来石质制品生产工艺要点 (Technology of mullite bricks)
/%
耐火度 /℃
M73
<3 <5 <10 <3 <5 <10
≥1790
M70
<2.0
≥1790
M65
一级品 二级品 三级品
65-70 65-70 65-70
<2.0
<0.6 <0.8 <1.0
<0.2 <0.3 <0.3
≥2.75 ≥2.70 ≥2.65
<3 <5 <10
≥1790
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以蓝晶石和氧化铝合成的莫来石
溶胶－凝胶法合成的莫来石晶须
3
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3）影响莫来石质量的主要工艺因素
◆ 原料化学组成（Al2O3/SiO2比、纯度） ◆ 原料结构特性 ◆ 原料分散度 ◆ 煅烧温度
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添加粘土对莫来石熟料致密化的影响 （a：纯莫来石－1600℃，c：添加2％粘土的莫来石－1450℃）
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添加MgO对以粘土和活性Al2O3合成莫来石熟料的显微结构（1600℃×3h） （Ⅰ）1%MgO,（Ⅲ）3%MgO
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添加MgO的粘土和活性Al2O3合成莫来石熟料的XRD图谱（1600℃×3h）
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全天然电熔莫来石
全天然烧结莫来石
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高纯烧结莫来石的典型性能
产 地 Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2
中 国
JD 74.79 22.90 0.55 0.35 SD 76.24 21.60 0.74 0.32 A-1 71.98 27.00 0.30 0.16 A-2 76.88 21.69 0.70 0.11
0.01 0.12
0.80 0.17 — 3.13 2.89 3.0 — — —
0.60
— 3.13 2.85 1.5 — — —
真比重 体积密度， g/cm3 显气孔率，% 刚玉，% 莫来石，% 玻璃相，%
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名 称
Ⅰ级矾土 Ⅱ级矾土
煅烧 温度，℃
1500 1500
0.25 0.12 — 3.19 — 3.4 10.36 92.34 —
0.10 0.01
0.24 0.09 — — — 5.9 10.59 91.28 —
0.30 0.20
0.26 0.30 0.20 3.07 — 0.5 0 91 9
0.20 0.20
0.23 0.31 0.20 — 2.86 0.5 5 83 7
日 本
A-3 77.60 21.32 0.30 0.11 B-1 70.00 28.10 0.90 0.10 B-2 73.00 25.10 0.80 0.10
德国
M72 72.50 26.00 0.20 0.30 0.10
英 国
KCM 73.78 24.35 0.53 0.13
化 学 成 分 / %
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电熔莫来石砖的理化性能
项 目 指 标
Al2O3，％ SiO2，％
72～74 24～26
Fe2O3，％
Fe2O3+CaO+MgO+TiO2+R2O，％ 显气孔率，％ 体积密度，g· -3 ㎝ 常温耐压强度，MPa 0.2 MPa荷重软化温度，℃ T1不低于 T2不低于
SiO2
40.90 27.36
Fe2O3 TiO2
0.49 0.40 1.20 0.57
CaO
0.09 0.07
MgO
0.17 0.11
K2O
0.03 0.004
Na2O
0.02 0.001
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耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地 3.3.6.3 锆莫来石(Zirconia mullite material)
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烧成制度（特别是冷却速度）
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烧成气氛（氧化，还原）
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耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地 4）电熔法
配料—熔融—冷却 电熔莫来石从熔体中冷却析晶过程与Al2O3-SiO2系统相图的 析晶过程相似。
—— 当配合料的Al2O3高于莫来石中的理论组成71.8%时， 形成溶有过剩Al2O3的莫来石固溶体即β-莫来石。
—— 只有Al2O3＞80%时才会出现刚玉相。
电熔莫来石的矿相组成：莫来石晶体和玻璃相。
烧结莫来石：晶粒小，缺陷多→→热震↑
电熔莫来石：晶粒大、缺陷少→→高温力学性能和抗侵蚀性↑
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耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地 Al2O3-SiO2二元系相平衡图
烧结法合成莫来石制品和熔铸法合成莫来石制品。 烧结莫来石制品的生产工艺与高铝制品的生产工艺相似。
— 颗粒料：合成莫来石熟料
→45～55％
— 细粉：合成莫来石熟料，或白刚玉、石英粉及“纯净” 粘土等配成与莫来石组成相当的混合粉料。
→55～45％
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— 烧成温度：1550～1600℃（电熔料，T＞1700℃） — 烧成气氛： 莫来石在1370℃以上的还原气氛下将会发生分解， 部分SiO2变为气态的SiO离开砖体。当温度高于 1650℃时，即使不是还原气氛而在较低的氧分压下，
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莫来石—高硅氧玻璃化学成分
Al2O3
熟料成分 1520℃ 晶相成分* 1622℃ 1520℃ 玻璃相 成分* 1602℃ 71.90 9.11 8.32 26.68 86.09 87.31 0.38 0.78 0.84 0.75 3.31 2.65 0.06 0.16 0.19 0.06 0.37 0.53 0.003 0.10 0.10 0.002 0.10 0.10 57.15 71.05
◆
◆
抗侵蚀能力：电熔莫来石砖＞烧结莫来石砖
抗酸性及低碱度熔渣侵蚀：莫来石制品＞镁质制品 莫来石砖在1450℃以上时不宜与碱性物质接触，否则莫来 石就会分解。
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烧结莫来石砖的理化指标
项目 Al2O3，% 耐火度，℃ 0.2MPa荷重软化温度T2，℃ 显气孔率，％ 体积密度，g· -3 ㎝ 指标 ≥70 ≥1850 ≥1700 ≤23 ≥2.55
CaO MgO
K2O Na2O LOI
0.14 0.51
0.42 0.18 0.27 3.10 — 3.0 5 94 微量
0.23 0.17
0.17 0.41 — — — 3.0 — — —
0.04 0.08
0.27 0.21 0.04 — — 3.3 0.42 98.04 1.54
0.15 0.04
25～35 2.0 0.8 0.5 3.00 4 1710
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全天然铝矾土精矿烧结莫来石
化学成分% 牌号 等级 Al2O3 一级品 二级品 三级品 一级品 二级品 三级品 >73-79 <73-79 <73-79 >73-79 <73-79 <73-79 TiO2 <2.0 Fe2O3 <0.6 <0.8 <1.0 <0.6 <0.8 <1.0 Na2O＋ K2O <0.2 <0.3 <0.3 <0.2 <0.3 <0.3 体积密度 /g/cm3 ≥2.85 ≥2.80 ≥2.75 ≥2.80 ≥2.75 ≥2.70 显气孔率
耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地 3.3.6 莫来石质耐火制品 (Mullite refractories)
定义：人工合成莫来石 分类： 低莫来石质、莫来石质、莫来石－刚玉质和刚玉－莫来石质。
3.3.6.1 合成莫来石(Synthetic mullite) 1）原料
— 纯天然原料→→低铝莫来石、中铝莫来石、高铝莫来石 — 工业原料与天然原料组合→→高铝莫来石