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原料對耐火磚燒結的影響

發布時間：2020-03-18 瀏覽人次：0

原料對耐火磚燒結的影響

　　原料對耐火磚燒結的影響分為內因和外因兩個方面。內因是物料的結晶化學特性，外因則主要體現為所用原料的顆粒組成。物料晶體的晶格能是決定物料燒結和再結晶難易的重要參數。晶格能大的晶體，結構較穩定，高溫下質點的可移動性小，燒結困難。晶體結構類型也是一個重要影響因素，物料陽離子的極性低，則其形成的化合物的晶體結構較穩定，必須在接近熔點的溫度下才有顯著缺陷，故該類化合物質點的可移動性小，不易燒結。耐火材料中Al2O3、MgO的晶格能高而極性低，故較難于燒結。

　　由微細晶粒組成的多晶體比單晶體易于燒結，因為在多晶體內含有許多晶界，此處是消除缺陷的主要地方，還可能是原子和離子擴散的快速通道。離子晶體燒結時，正、負離子都必須擴散才能導致物質的傳遞和燒結。其中擴散速率較慢的一種離子的擴散速率控制著燒結速度。一般認為負離子的半徑較大，擴散速率較慢，但對Al2O3、Fe2O3的實驗研究發現，O2-通過晶界提供的通道快速擴散，以致正離子Al3+、Fe3+的擴散比氧離子慢，成為燒結過程控速步驟。

　　晶體生長速度是影響耐火磚燒結的另一個晶體化學特性。例如MgO燒結時晶體生長很快，很容易長大至原始晶粒的1000～1500倍，但其密度只能達到理論值的60%～80%。Al2O3 則不然，雖其晶粒長大僅50～100倍，卻可達到理論密度的90%～95%，基本上達到充分燒結。為使MgO材料密度提高，必須抑制晶粒長大的措施。

　　所用原料的粒度也是影響燒結致密化的重要因素，無論是固相燒結還是液相燒結，細顆粒均增加了燒結的推動力，縮短了粒子擴散的距離和提高了顆粒在液相中的溶解度而導致燒結過程的加速，有資料報道，MgO的原始粒度為20μm以上時，即使在1400℃長時間保溫，僅能達到相對密度的70%而不能進一步致密化;當粒徑在20μm以下時，溫度為1400℃或粒徑為1μm以下，在1000℃時，燒結速度很快;如果粒徑在0.1μm以下時，其燒結速度與熱壓燒結相差無幾。

　　從防止二次再結晶的角度考慮，如果細粉內有少量大顆粒存在，則易發生晶粒的異常長大而不于燒結。一般氧化物材料適宜的粉末粒度為0.05～0.5μm。

　　原始粉末的粒度不同，燒結機理有時也會發生改變。例如AIN的燒結，據報道，當粒度為0.78～4.4μm時，粗顆粒按體積擴散機理進行燒結，而細顆粒則按晶界擴散或表面擴散機理進行燒結。