剛玉和碳化硅因高溫性能優(yōu)異，而成為耐火澆注料的優(yōu)質(zhì)原料。但由于剛玉和碳化硅燒結(jié)性能差，采用普通結(jié)合劑會(huì)使產(chǎn)品的高溫性能降低。如采用鋁酸鈣水泥作為結(jié)合劑時(shí)，低溫結(jié)合強(qiáng)度較好，但中溫強(qiáng)度差，同時(shí)由于引入一定量的CaO，會(huì)形成降低澆注料使用性能的鈣長(zhǎng)石（CaO·Al2O3·2SiO2）或鈣鋁黃長(zhǎng)石（2CaO·Al2O3·SiO2）。因此，目前常采用添加氧化硅微粉代替水泥作結(jié)合劑生產(chǎn)低水泥、超低水泥以至無(wú)水泥澆注料。本研究采用氧化硅微粉和氧化鋁（α-Al2O3）微粉以及莫來(lái)石粉作為結(jié)合基質(zhì)，進(jìn)行莫來(lái)石結(jié)合剛玉-碳化硅無(wú)水泥澆注料的組成與性能的研究，旨在改善澆注料的燒結(jié)性能，提高澆注料的高溫力學(xué)性能和熱震穩(wěn)定性。
1 試驗(yàn)與結(jié)果
1.1 試驗(yàn)用原料
試驗(yàn)所用的合成莫來(lái)石、剛玉、氧化硅微粉和碳化硅的化學(xué)組成列于表1。
1.2 試驗(yàn)方案
為了使剛玉-碳化硅質(zhì)澆注料具有良好的高溫力學(xué)性能、體積穩(wěn)定性和熱震穩(wěn)定性，組成和配比的設(shè)計(jì)以下幾方面加以考慮：
表1 原料的化學(xué)組成/%
（1）合理的顆粒級(jí)配配比獲得良好的作業(yè)性和高致密度；
（2）在基質(zhì)中反應(yīng)生成的新結(jié)合相為莫來(lái)石高溫相，提高澆注料的高溫強(qiáng)度；
（3）在加熱過(guò)程中逐漸形成良好的組織結(jié)構(gòu)，保持體積穩(wěn)定性和較好的抗熱震性。
Uf-SiO2和活性氧化鋁微粉合理配合使用，在基質(zhì)中能形成莫來(lái)石結(jié)合相。該結(jié)合相呈網(wǎng)狀分布，能夠改善澆注料的中高溫強(qiáng)度。基質(zhì)中網(wǎng)狀莫來(lái)石結(jié)合相的形成能極大地提高試樣的熱態(tài)強(qiáng)度。一般當(dāng)氧化鋁微粉和氧化硅微粉的質(zhì)量比為2.55左右時(shí)，有利于形成莫來(lái)石。本實(shí)驗(yàn)所用的氧化鋁微粉和氧化硅微粉之比接近上述比例，實(shí)際比例為2.33。
試驗(yàn)中剛玉骨料為連續(xù)級(jí)配，碳化硅為＜2mm的細(xì)骨料，粉料是由氧化鋁、莫來(lái)石、氧化硅微粉組成。氧化硅微粉為煙塵粉，粒度＜1um，莫來(lái)石微粉＜5um，氧化鋁為＜44um和＜5um的粉料。在骨料中，碳化硅的加入量固定為10%，配料中骨料與粉料之比為65:35。而粉料中氧化鋁微粉與氧化硅微粉之比為2.33，由氧化鋁與氧化硅組成的混合料與合成莫來(lái)石料之比分別為25:15（A），20:15（B），15:10（C），20:25（D）。其配見(jiàn)表2。
表2 試驗(yàn)用澆注料配料組成/
試驗(yàn)結(jié)果
四種不同配比的澆注料物理性能列于表3。
表3 澆注料物理性能
從表2和表3可以明顯看出：隨著超細(xì)混合粉比例的提高，從試樣A到D，其體積密度、熱處理后常溫抗折強(qiáng)度和常溫耐壓強(qiáng)度以及高溫抗折強(qiáng)度均隨之提高。而熱震穩(wěn)定性變化規(guī)律有所不同，A、B和D試樣經(jīng)熱震后的殘余強(qiáng)度保持率分別為49%、44%和45%，相差不大，C試樣殘余強(qiáng)度保持率較高，為63%。
