剛玉莫來石磚的燒結(jié)主要是指莫來石相形成或極少量玻璃相形成而達到致密化過程。在剛玉莫來石復(fù)相結(jié)構(gòu)中,莫來石一般為柱狀,棒狀晶體,剛玉一般為粒狀,剛玉狀晶體填充于莫來石柱狀晶網(wǎng)結(jié)構(gòu)的空隙中,形成連續(xù)的交錯網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu),剛玉相晶體可以起到增強、增韌作用;或者莫來石柱狀晶體填充于剛玉相晶體的空隙中,柱狀莫來石晶體的存在,可以起到類似于纖維和顆粒的增強、增韌作用,這兩種填充狀態(tài)對提高剛玉莫來石磚高溫力學(xué)性能均非常有利。對于剛玉莫來石磚,一方面,由于剛玉和莫來石熱膨脹系數(shù)的不同,在冷卻過程中,由于熱膨脹失配,復(fù)相陶瓷內(nèi)部將產(chǎn)生顯微裂紋,這將嚴重影響到材料的抗熱震性。另一方面,剛玉的熱膨脹系數(shù)較高,莫來石的的熱膨脹系數(shù)較低,兩者的級配及顆粒大小對復(fù)相陶瓷的熱膨脹系數(shù)的影響很大;而莫來石的總含量包括加入的莫來石及燒成過程中原料反應(yīng)形成的莫來石,原料反應(yīng)形成的莫來石不僅在復(fù)相材料中起結(jié)合作用,而且必然會影響復(fù)相材料的力學(xué)性能,從而影響到復(fù)相材料的抗熱震性等綜合性能。
剛玉莫來石磚的原料可分為顆粒料和細粉,顆粒料一般不參與反應(yīng),主要起骨架的作用,而細粉對剛玉莫來石磚的燒結(jié)起關(guān)鍵作用,但假如的剛玉及莫來石細粉一般不參與反應(yīng),莫來石相主要通過細粉中氧化鋁原料和氧化硅原料反應(yīng)而形成,因此,莫來石相很難形成,在1300-1500℃左右才能形成結(jié)構(gòu)疏松的莫來石相,要形成結(jié)構(gòu)致密的莫來石相,煅燒溫度需達到1700℃左右。剛玉莫來石磚的燒結(jié)主要取決于原料選擇、粒度級配、成型工藝、燒結(jié)制度等因素。
剛玉作為一種優(yōu)質(zhì)耐火原料,硬度大、熔點高(2050℃),化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。剛玉磚,其高溫強度好,且具有突出的抗腐蝕性和抗磨性能,被廣泛的應(yīng)用于高溫設(shè)備。莫來石,耐火度高(1810℃),且其高溫下對酸性渣的耐侵蝕性良好,再加上它具有較好的耐高溫荷重性、耐磨性、抗剝落性等,莫來石磚具有很高的機械強度、抗熱震性,并且熱膨脹系數(shù)在較寬的范圍內(nèi)比較穩(wěn)定,因此應(yīng)用非常廣泛。將莫來石、剛玉按一定的配比,制成剛玉莫來石磚,其綜合性能比純剛玉或純莫來石更為優(yōu)良,應(yīng)用更為廣泛。
結(jié)合了剛玉和莫來石兩者優(yōu)異特性的剛玉莫來石磚是一種有發(fā)展前景的高溫材料。當莫來石為基相剛玉作為第二相時,材料的斷裂強度有明顯增加。此外,在莫來石剛玉質(zhì)熔渣中外加一定量的ZrO2制成的耐火材料墊板作為窯爐內(nèi)襯材料,具有較好的抗熱震性。采購大幅度提高燒成溫度、強化燒結(jié)程度的措施研制的剛玉莫來石陶瓷作為高溫陶瓷輥棒,與傳統(tǒng)的陶瓷輥棒相比,具有較高的高溫性能,越來越受到人們的重視。國內(nèi)外盡管對莫來石陶瓷在高溫領(lǐng)域應(yīng)用時的抗熱震性能還不理想,產(chǎn)品的穩(wěn)定性較差,比之國外的同類產(chǎn)品還有很大差距,急待進一步調(diào)整配方,改進工藝,提高產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和使用壽命。在生產(chǎn)剛玉莫來石材料時,原料來源不同,生產(chǎn)的制品抗熱震性能相差較大,可比性較差。
剛玉莫來石磚具有優(yōu)越性能,主要作為器件及耐火材料用于多個工業(yè)領(lǐng)域,主要包括:電子行業(yè),通過添加不同的礦化劑改性剛玉莫來石材料用于制造超高頻瓷、各種電阻、絕緣子、集成電路基板等;陶瓷工業(yè),剛玉莫來石磚磚主要應(yīng)用于窯爐的爐體及窯具、電子絕緣陶瓷及高溫陶瓷等;冶金工業(yè),主要用作電爐頂、熱風(fēng)爐及加熱爐和均熱爐的燒嘴及內(nèi)襯部位等;建材行業(yè),主要用作水泥行業(yè)的窯頭及建材玻璃窯、噴嘴磚等部位用的流料槽、異型件等;化工行業(yè),剛玉莫來石泵被廣泛應(yīng)用于腐蝕性及耐磨性要求比較高的部門;航天航空,主要應(yīng)用于衛(wèi)星火工裝置中的一種特殊陶瓷器件,對材料的要求很高,要求材料具有耐高溫、耐腐蝕、高強度、抗靜電、高絕緣等性能。