剛玉質澆注料加入碳酸鈣微粉的影響

發布時間：2015/6/16 18:16:55

　　剛玉澆注料加入碳酸鈣微粉的影響

　　本文主要目的是通過加入碳酸鈣微粉來獲得均勻分布的二鋁酸鈣（CA2）和六鋁酸鈣（CA6）以便提高剛玉澆注料經高溫熱處理後（1100C和1450C）的體積穩定性、力學強度和抗熱震性能。

　　為了研究碳酸鈣微粉加入量和粒度對澆注料高溫處理後性能的影響，製備了不同碳酸鈣微粉含量（0-3%）和碳酸鈣微粉粒度（d50=18m；d50=11m）的剛玉澆注料。測量了澆注料經1100C和1450C熱處理後的燒成線變化、力學性能和抗熱震性能，以此考察碳酸鈣微粉加入量和粒度對澆注料性能的影響。研究結果表明，碳酸鈣微粉有利於改善剛玉澆注料的體積穩定性、力學強度和抗熱震性能。

　　為了深入探討碳酸鈣微粉加入量對澆注料物相組成和顯微結構的影響與澆注料性能變化之間的關係，按照上述澆注料配方製備了基質試樣，並采用與澆注料相同的養護、烘幹和熱處理製度進行處理。XRD結果表明，含碳酸鈣微粉的基質試樣在1100C形成了CA2物相，在1450C下形成了CA6物相。

　　由於CA2和CA6形成過程中都伴隨有明顯的體積膨脹，這是含0.5-1.5%的碳酸鈣微粉的澆注料獲得較好體積穩定性的主要原因。SEM觀察結果表明，1100C處理後的澆注料基質中有CA2形成，由於CA2通過燒結頸將顆粒彼此相連，增加了顆粒之間的結合能力，這是含0.5-2%碳酸鈣微粉的澆注料經1100C處理後強度獲得提高的原因。

　　而當熱處理溫度升至1450C後，澆注料基質中形成了交錯互鎖的CA6物相；由於CA6穿插於顆粒之間而增強顆粒的結合能力，導致含0.5-1.5%碳酸鈣微粉的澆注料經1450C處理後的強度提高。同時，交錯互鎖的CA6物相也有利於耗散和吸收熱應力，從而提高了含碳酸鈣微粉澆注料的抗熱震性能。

　　為了進一步研究碳酸鈣粒度對澆注料物相組成和顯微結構的影響與澆注料性能變化之間的關係，采用前麵相同方法和熱處理製度製備了不同碳酸鈣粒度的澆注料基質試樣。XRD結果表明，含碳酸鈣微粉和碳酸鈣納米粉的基質試樣經1100C和1450C處理後都分別形成了CA2和CA6物相。

　　為了分析碳酸鈣粒度對剛玉澆注料經高溫熱處理後性能的影響，製備了不同碳酸鈣含量（0-1%）的含碳酸鈣微粉（d50=18m）和含碳酸鈣納米粉（d50=32nm）的剛玉澆注料，測量了澆注料經1100C和1450C熱處理後的燒成線變化、力學性能和抗熱震性能，以此考察碳酸鈣粒度對剛玉澆注料性能的影響。研究結果表明，碳酸鈣微粉有利於提高澆注料的體積穩定性和抗熱震性能，而碳酸鈣納米粉有利於提高澆注料的強度。

　　因此，XRD的方法並不能解釋碳酸鈣粒度變化對澆注料性能影響的本質原因。SEM結果表明，顆粒細小的碳酸鈣納米粉填充於顆粒間隙，並促進基質的燒結，這是含碳酸鈣納米粉的澆注料力學性能提高的主要原因；經1450C熱處理後，對於含碳酸鈣微粉的澆注料，板片狀CA6在顆粒表麵交錯生長，而含碳酸鈣納米粉的澆注料，簇狀的CA6分布於顆粒之間，並與顆粒緊密相連。因此，含碳酸鈣微粉的澆注料獲得了較好的體積膨脹和抗熱震性能。

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