轻质氧化铝空心球陶瓷的制备、结构与性能

轻质氧化铝空心球陶瓷具有熏烧线收缩率低、荷熏软化软化温度高、使用温度高、耐压强度高等特性,不但可以做隔热层,与火焰直接接触,而且原材料丰富、性价比高,已被认为是当今最有发展前途的高温隔热材料。目前,对氧化铝空心球陶瓷的研究主要集中在其宏观性能上,不同研究者得到的结果差异较大,稳定性差。因此,有必要从氧化铝空心球的制备工艺及微观结构等方面着手进行系统而深入的研究。
    隔热材料、轻质氧化铝空心球陶瓷的隔热机理、制备工艺及种类等的特点及现状,在此基础上,着重延研究了氧化铝空心球陶瓷显微结构和力学性能,优化配方和工艺生产出综合性能好的轻质氧化铝空心球陶瓷。
    对氧化铝空心球的显微结构、特性以及结合剂的基本特性进行系统的研究表明,氧化铝空心球由很多小晶体构成,晶相为α氧化铝型,晶粒生长良好、尺寸大小均匀,平均尺寸约为50微米,晶粒之间结合不紧密,有裂纹和孔隙等缺陷,氧化铝空心球耐压轻度的离散性大,平均耐压强度为15.7N。铝胶结合剂经500℃热处理分解成80~200纳米高活性γ-氧化铝粉体;硫酸铝铵和硫酸铝结合剂经900℃热处理分解形成纳米γ-氧化铝粉体,其BET粒径分别为6.2nm和6.7nm;磷酸结合剂和α氧化铝微粉经900~1550℃热处理反应生成方石英型AlPO4;硫酸铝铵和磷酸复合结合剂反应生成的物相与热处理温度有关,900℃时形成偏磷酸铝(Al(P03)3),1200℃时部分偏磷酸铝分解形成鳞石英型磷酸铝,1700℃时则生成高温相方石英型AlPO4。
    对轻质氧化铝空心球陶瓷破坏的研究表明,陶瓷破坏与结合剂种类、破坏方式有关。首次发现在机械应力作用下,断裂方式取决于陶瓷强度,高强度为穿球破坏,低强度以沿球断裂为主;在热震应力作用下,断裂方式取决于结合剂种类,氧化铝粉系结合剂以沿球断裂为主,磷酸铝系以穿球断裂为主。轻质氧化铝空心球陶瓷具有良好的抗高温蠕变性能,本次试验的轻质氧化铝空心球陶瓷的荷重软化温度超过1700℃。
    从轻质氧化铝空心球陶瓷的微观结构、力学性能等分析表明,氧化铝空心球和α氧化铝微粉的填充特性对轻质氧化铝空心球陶瓷的密度起决定作用,陶瓷中烧结仅发生在氧化铝空心球和α氧化铝微粉相互之间的接触部分,形成三维的网状接触结构,提高制品热震性能,降低重烧线收缩率。本产品可作为高温窑炉结构内衬,能有效降低能耗、提高生产效率和延长炉龄。(如有侵权,请联系本站。)

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