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    公司新闻
    影响陕西耐火浇注料烧结的因素及改良方法
    时间: 2017-03-20 17:51:56来源: 西安聚源新型耐火材料有限公司

    陕西耐火浇注料的烧结盟一个复杂的、受多种因素制约的过程。影响烧结的主要因素包括原料的性质、添加剂、烧结温度和保温时间、?#31896;?#27668;氛?#32422;?#22383;体的成型方法和压力等。

    一、原料的影响

    原料对烧结的影响分为内因和外因两个方面。内因是物料的结晶化学特性,外因则主要体现为所用原料的颗粒组成。物料晶体的晶格能是决定物料烧结和再结晶难易的重要参数。晶格能大的晶体,结构较稳定,高温下质点的可移动性小,烧结困难。晶体结构类型也是一个重要影响因素,物料阳离子的极性低,则其形成的化合物的晶体结构较稳定,必须在接近熔点的温度下才有显著缺陷,故该类化合物质点的可移动性小,不易烧结。耐火材料中Al2O3、MgO的晶格能高而极性低,故较难于烧结。

    由微细晶粒组成的多晶体比单晶体易于烧结,因为在多晶体内含有许多晶界,此处是消除缺陷的主要地方,还可能是原子和离子扩散的快速通?#39304;?#31163;子晶体烧结?#20445;?#27491;、负离子都必须扩散才能导致物质的传递和烧结。其中扩散速率较慢的一种离子的扩散速率控制着烧结速度。一般认为负离子的半径较大,扩散速率较慢,但对Al2O3、Fe2O3的实验研究发现,O2-通过晶界提供?#32784;?#36947;快速扩散,以致正离子Al3+、Fe3+的扩散比氧离子慢,成为烧结过程控速步骤。

    晶体生长速度是影响烧结的另一个晶体化学特性。例如MgO烧结时晶体生长很快,很容易长大至原始晶粒的1000~1500倍,但其密度只能达到理论值的60%~80%。Al2O3则不然,虽其晶粒长大仅50~100倍,却可达到理论密度的90%~95%,基本上达到充分烧结。为使MgO材料密度提高,必须抑制晶粒长大的措施。

    所用原料的粒度也是影响烧结致密化的重要因素,无论是固相烧结还是?#21512;?#28903;结,细颗粒均增加了烧结?#32784;?#21160;力,缩短了粒子扩散的距离和提高了颗粒在?#21512;?#20013;的溶解度而导致烧结过程的加速,有资料报道,MgO的原?#21058;?#24230;为20μm以上?#20445;?#21363;使在1400℃长时间保温,仅能达到相对密度的70%而不能进一步致密化;当粒?#23545;?0μm以下?#20445;?#28201;度为1400℃或粒径为1μm以下,在1000℃?#20445;?#28903;结速度很快;如果粒?#23545;?.1μm以下?#20445;?#20854;烧结速度与热压烧结相差无几。

    从防止二次再结晶的角度考虑,如果细粉内有少量大颗粒存在,则易发生晶粒的异常长大而不于烧结。一般氧化物材料适宜的粉末粒度为0.05~0.5μm。

    原始粉末的粒度不同,烧结机理有时?#19981;?#21457;生改变。例如AIN的烧结,据报道,当粒度为0.78~4.4μm?#20445;?#31895;颗粒按体积扩散机理进行烧结,而细颗粒则按晶界扩散或表面扩散机理进行烧结。

    二、添加剂的影响

    在固相烧结?#20445;?#23569;量添加剂(烧结助剂)可与主晶相形成固溶体促进缺陷增加;在?#21512;?#28903;结?#20445;?#28155;加剂能够改变?#21512;?#30340;性质(如粘土、组成等),因而能起促进烧结的作用。添加剂的作用可能在于以下几个方面

    1、形成固溶体。当添加物与烧结物形成固溶体?#20445;?#21487;以增加晶格缺陷,活化晶格,从而促进烧结。一般来说,它们之间形成有限置?#36824;?#28342;体更有助于促进烧结。添加剂离子的电价、半径与主晶格离子的电价,半径相差越大,晶格畸变程度也越大,促进烧结的作用也越明显。如Al2O3烧结?#20445;?#21152;入3%的Cr2O3形成连续固溶体可在1860℃烧结,而加入1%~2%TiO2只需在1600℃左右就能致密化。

    2、阻止晶型转变,有些氧化物在烧结时发生晶型转变并伴有较大的体积效应,这就难以实现烧结致密化,并容易引起坯体开裂。这时若能选用适宜的添加剂加以抑制,即可促进烧结。ZrO2烧结时添加一定量的CaO、MgO就属这一机理。约在1200℃,m-ZrO2转变为t-ZrO2,并伴有约10%的体积收缩,使制品稳定性变坏。引入电价比Zr4+低的Ca2+(或Mg2+),可形成稳定的立方萤石结构的固溶体。这样,既防止了制品的开裂,又增加?#21496;?#20307;中缺陷浓度,使烧结加快。

    3、抑制品粒长大,烧结后期晶粒长大,对促进烧结致密化有重要作用。但若二次再结晶或间断性晶粒长大过快,会使晶粒变粗、晶界变宽而出现反致密化现象并影响制品的显微结构。这?#20445;?#21487;通过加入能抑制品粒异常长大的添加剂来促进烧结,在烧结透明Al2O3制品?#20445;?#20026;抑制二次再结晶,消除晶界上的气孔,一般加入MgO或MgF2,高温下形成镁?#33391;?#26230;石包裹在Al2O3晶粒表面,抑制?#21496;?#30028;迁移的速度,并促使气孔的排出,对促进坯体的烧结具有显著的作用。

    4、形成?#21512;唷?#28155;加剂在烧结过程中形成?#21512;唷R合?#24418;成的原因可能在于两方面:添加剂本身的熔点?#31995;停?#28155;加剂与烧结物形成多元低共熔物;由于?#21512;?#30340;传质阻力小、传质速度快,从而降低了烧结温度和提高了坯体的密度。例如在制造95%Al2O3陶瓷?#20445;?#19968;般加入CaO和SiO2,当CaO:SiO2=1?#20445;?#30001;于生成CaO-Al2O3-SiO2?#21512;啵?#20174;而使材料在1540℃就能烧结。应该指出的是,能促进形成?#21512;?#30340;添加剂并非都会促进烧结,如向Al2O3中加入部分碱金属氧化物就会?#29616;?#22952;碍其烧结。另外,形成液要虽然有利于烧结,但会?#29616;?#24433;响材料的高温性能,?#26102;?#39035;统筹考虑。

    三、烧结温度和保温时间的影响

    烧结温度和保温时间是耐火材料烧结的重要外因。随着温度的升高,物料的蒸气压增加,扩散系数增大,?#21512;?#31896;度降低,从而促进了蒸发-凝聚,离子?#28034;?#20301;的扩散,颗粒重排和粘、塑性流动等物质传递过程,故使烧结速度加快。延长烧结时间也可促进烧结?#32784;?#25104;,?#27426;?#22312;烧结后期,不合理地延长烧结时间,有时会加剧二次再结晶作用,反而得不到充?#31181;?#23494;的制品。

    耐火制品的?#31896;?#26368;高温度应该控制在烧结温度的范围内,在此温度下应保?#36136;?#24403;的烧结时间以使烧结完成,若继续升高温度会使坯体变形。

    四、气氛的影响

    气氛直接影响?#31896;?#25928;果和制品质量、?#31896;?#27668;氛一般可分为氧化性气氛、中性气氛和还原性气氛,?#26434;?#19981;同材质的坏体应选择不同的气氛,以保证坯体中物理化学反应的顺利进行。烧结末期,当气孔处于封闭状态?#20445;?#27668;氛(气孔中气体的类型)对烧结是有影响的。研究Al2O3的烧结时发现,当气体在晶格中的溶解度很小而扩散很慢?#20445;?#21017;孤立的气孔不易从坏体中排出。例如,Al2O3在氩气?#28034;?#27668;中的烧结就是这样。相反,当气体在晶格中的扩散速度足够快?#20445;?#21017;气氛对烧结末期没有影响。如果气氛对控制结构有一定的作用,则可扩散而有利于烧结的进行。

    必须指出,?#31896;?#27668;氛的影响到材料组成、烧结条件、添加剂的种类和数量等因素有关。因此,应该针对不同问题进行具体分析。

    在?#23548;?#28903;结过程中,上述因素的影响是相互联系、彼此制约的。在不同的条件下起主要作用的因素可能是不同的。

    回转窑中煅烧熟料的质量与产量,与很多因素有关,如窑体结构、原料、燃料性质等,?#20197;?#24456;大程度上决定于操作?#38469;?#27700;平。

    回转窑操作中应考虑下列原则:1)必须保证煅烧熟质量,烧后熟料应没有欠烧和过烧产品,熟料性能应符合耐火材料生产的?#38469;?#35201;求。2)保证窑能?#20013;?#22320;、正常地、稳定地运转。因为只有回转窑运转稳定,才能使产品产量和质量稳定。所谓运转稳定,是指只需变动很少的(或者全不变动)控制变量,而能保持窑的平衡状态。3)要求燃料完全燃烧,在提高燃烧热效率?#32784;?#26102;提高传热速率。


    回转窑运转时应力求热工制度稳定。为此必须经常了解窑内情况,及时进行控制,以小变动克服大变动,保证生产在最适宜的条件下进行。

    西安聚源新型耐火材料有限公司

    联?#31561;耍?

    李经理  18710927250

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    地址:西安市户县玉蝉镇格?#26131;?nbsp;



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