锆铝质耐火产品的性能特点分析

锆铝质耐火产品的性能特点分析Al2O3试样初始强度较高（$t=0），一旦接近临界温差后强度迅速下降。添加氧化锆后试样的初始强度虽有所下降，但临界温差随添加量同步增加，且热震强度下降幅度也明显减小。Ze试样与Al2O3试样热震曲线形状相似，但超过200e后试样强度下降幅度明显。Zw试样的强度随氧化锆含量的增加而降低，但热震温差和强度下降幅度却得到明显改善，如Zw15试样强度在0-900e范围几乎未改变，表明该材料具有十分优越的热稳定性。上述实验结果和现象可解释如下：氧化锆沉淀颗粒团聚度可通过不同清洗介质加以控制。水介质清洗后沉淀物颗粒基团在干燥过程中，形成氧联结构，导致硬团聚产生。而酒精介质清洗后沉淀物颗粒表面羟基与水合氧化锆凝胶表面的活性羟基形成氢键，降低沉淀物表面能并形成空间位阻，添加无稳定剂掺杂的氧化锆后在烧结冷却阶段由于相变应力和锆铝两相之间的残余应力共同作用，造成大量微裂纹的存在，对韧性改善有利，但微裂纹之间相互连接并贯穿导致强度下降。团聚氧化锆能有效地增加裂纹长度和裂纹数目，使得临界温差增加，并大幅度缓和残余强度的衰减，为进一步定量描述铝锆质材料的热震行为，通过函数构造法建立复相材料热震普适方程，并进行曲面拟合与等值线分布。Ze系材料等强度曲线显示了在100-300e范围内曲线分布密集，表明该处材料强度衰减迅速。而Zw系材料热震行为则有所不同，表现为一种环形渐高台阶曲面，反映温差随氧化锆含量的增加而迅速提高，一旦氧化锆含量超过10%，温度在0-900e内对强度影响不大。根据陶瓷材料的裂纹扩展长度与温差之间的关系，理论上通过测量裂纹长度计算出临界温差，但实验中难以进行。通过数据拟合和热震曲面可测量出$tC。通过抗热震损伤因子Rd来计算裂纹长度，结果显示两组材料随着氧化锆含量增加，Rd值均增大；而$tC也与Rd几乎呈比例增加，且水清洗对Rd值影响更大，表明材料抗热震损伤机理占主导。水介质清洗工艺有利于锆铝质耐火材料热震性能的改善。当氧化锆含量达15%，材料在0900e范围内热震强度基本维持不变。同时表明引入团聚氧化锆代替传统氧化铝中结构微气孔的方法可以有效改善刚玉质材料的抗热震性。通过研究开发耐火材料拟合曲面可定量表征材料的热震行为，较精确地测量出临界温差。同时临界温差与Rd有直接关系，表明材料抗热震损伤机理占主导。