尖晶石含量的变化对Al—SP—Mgo不烧砖抗氧化性能的影响
发布日期： 2020-05-26 11:55:52 阅读量（453） 作者：本实验以电熔97镁砂，镁铝尖晶石和铝粉为主要原料，保持铝粉含量不变，制备尖晶石含量(w)分别为5%、10%、15%、20%、25%的方镁石尖晶石不烧砖(110℃×24h，300℃×6h)，每个配方取一块试样组成一组，取四组试样分别在700℃、1000℃、1300℃、1600℃下热处理，均保温5h。记录氧化增重率的变化，检测其常温性能及抗氧化性能。
1，实验
1.1实验原料
试验选用电熔97镁砂(粒度为3～l，1～0和≤0088mm)为骨料，以70镁铝尖晶石细粉(粒度≤0088mm)和金属铝粉(粒度≤0088mm)为基质，加入适量比重为1.3的六偏磷酸钠作为结合剂。主要原料的化学组成如表1：
1.2配比
按照骨料与基质质量比为67：33来配料，保持基质中铝粉含量不变，镁砂和尖晶石的总量不变，在5-25%的范围内改变基质中尖晶石细粉的含量，相应的减少镁砂细粉的加入量。试样配比如表2所示。
1.3试样制备
将试样粗、中颗粒混合均匀，倒入2.5%(w)的结合剂，混合均匀;然后加入混合好的细粉，混合均匀，按不同配方装袋困料24h，在400吨压力机下压制成标砖。放置干燥窑中300℃热处理，保温6小时。
1.4性能测试
在空气气氛下，将试样分别在700℃、1000℃、1300℃和1600℃热处理，保温5h，记录试样热处理前后体积和重量的变化率，分析试样的抗氧化性能。
2，结果
2.1试样常温性能的变化
尖晶石的加入对试样的体密，耐压强度的影响如图1所示：
由于原料中尖晶石的密度最大，所以相同的外在条件下，随着试样尖晶石含量的增加，试样的体密逐渐增大。随着尖晶石含量的增大，试样的耐压强度变化量很小，但最小耐压强度大于58Mp，这是由于试样中加入的相同含量的金属铝。相对于坚硬的尖晶石、镁砂颗粒，金属铝粉属于软颗粒，铝粉在应力的作用下会发生滑移，因此具有塑性，当铝粉加入到方镁石一尖晶石颗粒中后，试样的成型便具有“塑性成型”的特征，所以铝粉的加入使试样在不烧的状态下，也表现出良好的耐压强度。
2.2抗氧化性能
如图3所示，随着温度的升高，每个配方增重率的变化趋势的一致的，先迅速增大，再逐渐减小，在1000℃时增重率最大。由于是不烧砖，在700℃时，未分解完全的结合剂发生分解，是试样的重量减少，所以增重率为负;每个配方中都加入了6%的金属铝粉，根据热力学计算，在1000℃、1300℃和1600℃时，试样都能够发生氧化和氮化反应生成氧化铝和氮化铝，试样的重量增加。在1000℃时，反应速率较慢，生成物之间不发生烧结，铝粉能与空气接触完全，反应进行较充分，增重率较大，随着温度的升高，生成物能够包裹住未反应的铝粉，隔绝铝粉与空气的接触，阻碍铝粉进一步反应，所以随着温度的升高，增重率逐渐下降。
在1600℃时，如图4所示，从配方一到配方五，增重率先增大后减小。随着尖晶石的含量的从5%增加到15%，由于方镁石与镁铝尖晶石热膨胀率相差很大，高温下出现微裂纹，有利于空气与金属铝的接触，促进了反应物的生成，当继续增加尖晶石的含量后，由于尖晶石气孔率低于镁砂，阻碍了空气与金属铝的接触，试样中的一部分铝粉以金属的形式保存下来，试样的增重率反而降低。
3.结论
铝粉的加入使试样具有塑性成形的特征，在低温热处理后表现出很高的耐压强度;随着温度的升高，试样中未氧化的铝粉含量增多;1600℃下，尖晶石含量为25%的试样具有最低的增重率，此时试样具有最好的抗氧化性能。
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