氧化钛对镁质复相耐火材料性能的影响,由耐火材料厂家搜罗整理。
科瑞供应的部分镁质烧结耐火材料
1.氧化钛对镁质复相耐火材料热膨胀系数和热膨胀率的影响:
分析氧化钛对镁质复相材料线膨胀率和线膨胀系数的影响,加入4%氧化钛的镁质复相耐火材料试样,在1040℃就已经出现了如不加入氧化钛镁质复相材料试样的线膨胀率随试验温度升高而显著增大的曲线“拐点”,同时在1040℃也出现了镁质复相耐火材料线膨胀系数显著增大的曲线“拐点。
镁质复相耐火材料基质中原位反应形成镁铝尖晶石、镁铬尖晶石以及镁铝铬尖晶石造成制品体积膨胀是导致镁质复相材料线膨胀率显著增大的主要原因。
线膨胀率和线膨胀系数曲线中“拐点”温度的降低说明氧化钛可以降低镁质复相耐火材料中原位尖晶石的反应温度,促进镁质复相材料中原位尖晶石的形成。
同时,4%氧化钛加入热量的镁质复相材料与未加入氧化钛的镁质复相材料相类似,试验温度为1300℃时,两种镁质复相耐火材料试样的线膨胀率和线膨胀系数表现出相同的变化趋势,但加入4%氧化钛的镁质复相材料的线膨胀系数的最高值明显低于不加入氧化钛镁质复相材料的线膨胀系数最高值。
镁质复相材料的线膨胀系数随试验温度的变化趋势也可以看出,随着镁质复相材料中氧化钛加入量的增加,镁质复相材料的线膨胀系数的最高值逐渐减小。
分析认为,镁质复相材料在1300℃时出现的热膨胀系数最高值随氧化钛加入量增多而降低的现象说明氧化钛的引入促进了镁质复相材料的烧结,镁质复相材料烧结行为所造成的制品体积收缩在一定程度上抵消了原位尖晶石反应过程中的体积膨胀。
2.氧化钛对镁质复相耐火材料烧后线变化率的影响:
研究氧化钛对镁质复相耐火材料烧后线变化率影响,镁质复相耐火材料经1100℃和1500℃烧后的线变化趋势可以看出,随着氧化钛加入量增加,试样的烧后线变化率逐渐增大,经1500烧后试样的烧后线变化率明显高于经1100℃烧后试样的膨胀性。
分析认为镁质复相耐火材料中加入氧化钛会加速原位尖晶石的反应速度,尖晶石的原位反应更加充分,并且随着氧化钛加入量的增加以及烧成温度的升高,镁质复相材料的烧后线变化率逐渐增大。
3.氧化钛对镁质复相耐火材料烧后体积密度和显气孔率的影响:
分析氧化钛对镁质复相耐火材料经110℃干燥后、1100℃烧后和1500℃烧后试样体积密度和显气孔率的影响,烧后制品体积密度和显气孔率变化趋势可以看出,随着氧化钛加入量的增加,经过110℃干燥后制品的体积密度变化趋势不明显,经1100℃和1500烧后制品的体积密度呈现逐渐减小趋势,显气孔率呈现逐渐增大趋势。
理论认为干燥后镁质复相材料体积密度主要取决于原料与添加剂氧化钛的致密程度,添加剂氧化钛体积密度接近于高纯镁砂,因此干燥镁质复相材料的体积密度和显气孔率变化不明显。随着烧成温度逐渐升高以及氧化钛加入量的增大,镁质复相耐火材料中原位尖晶石的数量逐渐增加,尖晶石原位反应造成的体积膨胀效应逐渐凸显,烧后试样显气孔率逐渐增多,致密程度逐渐降低。
氧化钛的加入虽然可以降低镁质复相材料中尖晶石原位反应的开始温度,削弱尖晶石原位反应过程中体积效应,但却大大促进了制品中高纯镁砂、氧化铝和氧化铬固相反应和原位尖晶石数量的增加。
同时氧化钛促进方镁石复相材料烧结的原因也有被认为是镁离子和钛离子的离子半径很接近,后者易于固溶到方镁石中,结果导致空位浓度增加和产生错位,促进了方镁石的扩散烧结,因此氧化钛的双重作用也是导致镁质复相材料性能变化的主要影响因素。
4.氧化钛对镁质复相耐火材料烧后常温抗折强度的影响:
研究氧化钛对镁质复相耐火材料经110℃干燥后、1100℃烧后和1500℃烧后试样常温抗折强度的影响趋势可以看出,经1100℃和1500℃烧后试样的常温抗折强度随着氧化钛加入量的增加呈先增大后减小趋势,说明氧化钛可以促进镁石–尖晶石镁质复相材料的烧结性能,当氧化钛加入量(质量分数)为6%时,烧后试样的常温抗折强度最大。
而不同配方的镁质复相耐火材料经110℃干燥后的常温抗折强度,随氧化钛加入量增加的变化趋势不明显,而干燥后制品的常温强度主要是源于结合剂的网络结构,试验选用的结合剂(磷酸盐结合剂)在不烧砖内部形成的网络结构干燥后具有较好的结合强度。
5.氧化钛对镁质复相材料热震稳定性的影响:
分析氧化钛对镁质复相材料热震稳定性的影响,1500℃烧后镁质复相材料热震前常温耐压强度的变化趋势可以看出,1500℃烧后制品的常温耐压强度随着氧化钛加入量的增加呈现先增大后减小趋势,当氧化钛加入量(质量分数)为2%时,烧后制品的常温耐压强度最大。
同时可以看出加入4%(质量分数)氧化钛的镁质复相材料的烧后常温耐压强度明显高于不加入氧化钛镁质复相材料的烧后常温耐压强度,从热震前后试样常温耐压强度保持率的变化趋势可以看出,当氧化钛加入量(质量分数)为4%时,镁质复相材料热震前后试样常温耐压强度保持率也是最高,达到94.3%,烧后制品的热震稳定性最好。
烧后的镁质复相材料结构中由于原位反应生成镁铝尖晶石、镁铬尖晶石以及镁铝铬尖晶石固溶体的复相结构,使得烧后镁质复相材料基质结构中由于三者热膨胀系数不同而形成大量微小裂纹。
根据经典的微裂纹增韧理论,材料结构中微小裂纹的存在可以有效缓解结构中的拉应力和压应力。随着镁质复相材料中氧化钛加入量的增加,氧化钛对镁质复相材料的烧结行为在一定程度上缓解了高温条件下镁质复相材料制品线膨胀率和线膨胀系数变化过大对制品性能的影响,然而镁质复相材料烧结性的增强也不同程度地增多了制品液相数量,从镁质复相材料热震前后试样常温耐压强度保持率的变化趋势可以看出,当氧化钛加入量(质量分数)大于4%时,镁质复相耐火材料热震前后试样常温耐压强度保持率呈下降趋势,适量引入氧化钛不仅有利于镁质复相耐火材料的烧结性能,同时也有利于提高镁质复相耐火材料的热震稳定性。