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            2. 板狀剛玉的特性以及在冶金耐火材料中的應用

              日期:2024-03-21    編輯:榮盛耐材    

              板狀氧化鋁國內也稱板狀剛玉,是一種純凈的、不添加如MgO、B2O3等任何添加劑而燒成收縮的燒結氧化鋁,具有結晶粗大、發育良好的α-Al2O3晶體結構。由于其是在稍低于2035℃,接近于Al2O3熔點的溫度下燒結,其中的Al2O3已轉變為剛玉α-Al2O3。之所以稱之為“板狀氧化鋁”是因為這種材料是由中位徑40?200μm的六方板狀α-Al2O3晶體所組成。在快速燒結時,亞微米級的α-Al2O3結晶形成的粗大晶體中包含有閉口球狀氣孔,使板狀氧化鋁具有良好的加熱體積穩定性和良好的抗熱震能力。

              板狀氧化鋁做為大綜耐火骨料應用始于五十年代中期,當時開發出了新型耐火材料結合劑,如高純鋁酸鈣水泥以及磷酸鹽結合劑。這些結合劑的應用使板狀氧化鋁耐火材料的抗侵蝕性和耐磨性大大提高。
              1.板狀氧化鋁的特性

              普通燒結氧化鋁一般是在回轉窯或隧道運中燒成的,由于受到溫度限制通常需加入少量的燒結促進劑如MgO、CaO等促進其致密。因此普通燒結氧化鋁的氣孔率較低,結晶細而致密,致使其抗熱震性較差。

              而板狀氧化鋁是在1900℃以上的高溫下快速燒成且燒結的再結晶α-Al2O3,不含任何添加劑,其顯微結構有下述特征:
              ①由發育良好的α-Al2O3晶體組成;
              ②α-Al2O3結晶粗大,中位徑多在40~200μm,其晶體二維形貌呈平板狀并互相穿插交錯;
              ③α-Al2O3晶體內含許多5~15μm的圓形封閉氣孔;而開口氣孔則較少,一般2%~3%;
              ④由于的存在(0.16%左右),結構中有β-Al2O3存在,但全都是生長在α-Al2O3晶體的晶界處。
              由于扳狀氧化鋁的上述結構特征,使其具有以下物理性能:
              ①熔點高,約2040℃;
              ②晶粒硬度大,莫氏硬度9,努譜硬度(Knoop)2000;
              ③耐化學侵蝕,除氫氟酸和磷酸外,大多數堿與礦物酸對板狀氧化鋁不起作用;
              ④由于其不存在顯微裂紋和大的內部氣孔,其強度較高;同時,受熱沖擊時其強度下降不多,因而熱震穩定性較好(見表1);
              ⑤高導熱性和高電阻率,在高頻與高溫下具有良好的電性能。

              板狀氧化鋁的典型性能如表1所列,板狀氧化鋁多做耐火骨料使用,也有做為加入物進入基質的,與其它耐火原料配合將具有以下優勢:高耐火度;熱負荷強度高;蠕變小;高密度;低透氣性;熱震穩定性、耐磨性能好;熱收縮率低;純度高,減少雜質對材料高溫性能的影響。

              2.板狀氧化鋁在鋼鐵工業用耐火材料中的應用

              由于板狀氧化鋁的一系列恃性,使它成為一種理想的耐火原料,既可以作為骨料用于Al2O3-C、Al2O3-SiO2-C和Al2O3-Cr2O3等耐火材料中,也可以添加到其它高鋁質不定型耐火材料中。磷酸鹽結合和鋁酸鈣水泥結合的板狀氧化鋁不定型耐火材料得到廣泛應用。凡是電熔剛玉或白剛玉應用的部位都可以用板狀氧化鋁替代,使耐火材料的性能得到改進。

              板狀氧化鋁在鋼鐵工業中的應用幾乎包括了從高爐、熱風爐、混鐵爐、魚芾罐到轉爐、二次精煉爐、模鑄和連鑄的盛鋼桶、中間包以及均熱爐和加熱爐等所有用氧化鋁耐火材料的部位(表2)。
              在陶瓷工業中,板狀氧化鋁用于窯具而使其性能得以明顯改善。如用于陶瓷輥棒可以改善其熱震穩定性和抗變形能力;用于制造燒制火花塞、氧化鋁球等高溫陶瓷用的匣缽、棚板等,壽命有明顯提高。板狀氧化鋁還可以用作絕緣子,以及要求低氣孔、高強度和高純度的用于高溫反應的催化劑載體等。

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