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不同材质耐火材料的耐磨性

  • 来源:鑫富华耐火材料厂
  • 发布日期:2018-01-15

不同质料耐火材料的耐磨性差异很大,表 1 列出几年来检测到的不同品种耐火材料的磨损量,从中可了解各类型耐火材料的耐磨性优劣。下面企图总结耐火材料质料与耐磨性优劣的联系:

由表 1 能够看到,不同质料类型耐火材料耐磨性的差异,依据各类耐火材料耐磨性强弱大体上可分为三类,其中碳化硅类型的耐火材料耐磨性最强,高铝质耐火材料和刚玉耐火材料耐磨性居中,碱性耐火材料、硅质、黏土质这 3 种耐火材料的耐磨性较差。高铝质耐火材料由于氧化铝含量差异较大,因而其磨损量散布在较宽的规模。曾有人研讨发现耐磨性与材料的强度正相关,但试验数据表明两者的相关性在不同类型的耐火材料之间不一定存在,约 100 MPa 刚玉砖的耐磨性弱于耐压强度 86 MPa 的高铝砖。

表 1 各种耐火材料的常温磨损量

(1)耐火材料的耐磨性强弱与其矿藏相组成相关。不同矿藏相的晶体结构类型以及晶格能巨细等要素,导致其矿藏的硬度不同,原子晶体的金刚石、碳化硅莫氏硬度最高,离子晶体的刚玉、尖晶石、莫来石、方镁石等硬度相对顺次减小,分别为 9、8、6~7、5.5;石墨层状结构、层间分子间力导致其硬度最低(见表 2)。由此碳化硅质材料磨损量小,最耐磨;镁质材料则不耐磨,以方镁石为主物相的镁尖晶石砖、镁铬砖等均磨损量较大。含石墨的铝碳化硅碳砖磨损量较大,低石墨含量或不含石墨的含碳材料则较小。

表2.矿藏的根本性能

氮化硅结合碳化硅材料比黏土结合碳化硅材料有更好的耐磨性。剖析其原因可能是:氮化硅结合碳化硅资猜中矿藏相组成为氮化硅和碳化硅,这两种矿藏相的硬度高,强度大;而黏土结合碳化硅材料物相主要是碳化硅,结合相为莫来石和玻璃相,从矿藏组成的来看,前者氮化硅耐磨性更好。

关于氧化铝含量 73%(w)的高铝砖和 58%(w)的三级高铝砖,前者的刚玉含量高,后者的刚玉含量低,因而前者更耐磨。

(2)耐火材料的耐磨性与材料的结合相相关,与材料颗粒与基质结合状况相关。以白刚玉为主要质料出产的刚玉砖的磨损量大于高铝砖这一现象,从矿藏相组成无法解释说明。我们从试样的显微结构来剖析。图 1 和图 2 分别为刚玉砖与高铝砖的显微结构相片。

图 1 刚玉砖显微结构

图 2 高铝砖显微结构

由图 2 能够看出高铝砖的基质与骨料的结合杰出,高铝矾土颗粒与高铝矾土基质之间构成较密实的过渡带,使其结构较细密;由图 1 能够看出:刚玉砖中的刚玉颗粒与基质之间的结合程度欠佳,基质的烧结状况不及高铝砖。所以当磨损介质冲蚀试样外表时,由于基质与骨料结合得不牢固,基质部分很简单被冲刷掉,留下裸露的颗粒料,使其磨损量更大。而高铝砖中基质与骨料间结合得较好,磨损介质冲蚀试样外表时,基质与骨料被磨损的程度较为均匀,磨损量小一些。因而关于这两种材料的耐磨性而言,可能是工艺要素比矿藏组成起更重要的效果。相同原因用高纯质料制备的氧化铝含量 85%~90%(w)刚玉莫来石砖的耐磨性也不及高铝砖。塑性相结合(棕)刚玉砖由于高温下特殊“塑性硅”结合效果赋予了砖的高耐磨性。Sialon 结合刚玉砖的高耐磨性是得益于非氧化物 Sialon结合,与刚玉砖的结合有实质的不同。增加少数碳化硅(约 10%~18%(w))的硅莫砖,也由于碳化硅的特殊效果大幅度提高了耐火砖的耐磨性。

(3)耐火材料的耐磨性与工艺要素相关。关于高铝砖、黏土砖等,同类耐火材料其气孔率越高,耐磨性越差,明显与质料的烧结程度、制品的烧成准则相关。

(4)用相同的高铝矾土熟料,高铝浇注料的耐磨性高于高铝砖,两者的磨损量相差约 60%~90%;同理黏土浇注料耐磨性会高于黏土砖。剖析其可能的原由于,选用微粉技能的低水泥浇注料的密度一般大于对应的耐火砖;浇注料选用更大的骨料粒度,能够到达 10 mm 或更高,而制砖的临界粒度一般在 4 mm 以下;浇注料的颗粒料所占的比例比制砖的更高;这些都有利于浇注料的耐磨性。

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