由于耐火材料在使用中經(jīng)常受到高溫甚至高速含塵氣流的沖蝕,近年來對其耐磨性的研究日漸增多,而且隨著高溫耐磨設備的不斷完善,對耐火材料高溫耐磨性的研究也隨之開展起來。為此,利用新研制的高溫耐磨實驗機以高鋁澆注料為原料,研究了臨界粒度、水泥加入量和熱處理溫度等對材料高溫耐磨性的影響。

　　1、水泥加入量對澆注料高溫耐磨性的影響

? ? 在常溫和1000℃條件下,隨著水泥含量的增加,高鋁澆注料的磨損量均逐漸減小。而在1200℃時,隨著水泥含量的增加,澆注料磨損量卻略有增大。這是因為在常溫下也即烘烤后試樣的抗折強度和耐壓強度隨著水泥含量的增加而增大,所以澆注料磨損量降低;在1000℃時,可能由于水泥引入的與材料中Al2O3、SiO2反應形成一定數(shù)量的鈣長石等低熔相,促進了試樣的燒結(jié)而致密化使強度提高,所以隨著水泥含量的增加,澆注料磨損量有所降低。但是,當溫度升高至1200℃時,由于高鋁質(zhì)材料的玻璃相黏度降低,高鋁澆注料進入黏滯流動階段而且水泥含量越大,生成的玻璃相量越多,黏滯力越小,沖擊磨損越多,因此高鋁澆注料的磨損量隨水泥含量的增加略有增大。

　　為了進一步比較低水泥結(jié)合和無水泥結(jié)合高鋁澆注料的高溫耐磨性能,選用ρ-Al2O3微粉代替Secar71水泥(加入量為6%)作結(jié)合劑進行了高溫耐磨性試驗。圖2為不同結(jié)合體系與高鋁澆注料高溫耐磨性的關系。由圖2可看出,材料在各試驗溫度下的耐磨性差別較小,但在高溫(1200℃)條件下,無水泥澆注料的耐磨性稍好一些。這可能是由于ρ-Al2O3微粉結(jié)合的高鋁質(zhì)澆注料在1200℃時產(chǎn)生的玻璃相相對較少,從而使其具有較高的強度。

　　2、熱處理溫度對澆注料高溫耐磨性的影響

? ? 不同溫度熱處理后的試樣,磨損量隨著試驗溫度的變化趨勢是相似的,即試驗溫度越高,試樣的磨損體積越小;且在各試驗溫度下,經(jīng)1200℃處理后試樣的磨損量均大于經(jīng)600、1000℃處理后試樣的磨損量。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是:經(jīng)熱處理后高鋁澆注料礦物相包括剛玉、莫來石和少量玻璃相,由于它們的熱膨脹系數(shù)不同,冷卻后材料內(nèi)部會不同程度地出現(xiàn)微裂紋,因此熱處理溫度越高,這種作用越明顯,形成裂紋的尺寸也會越大。這種現(xiàn)象在不同熱處理試樣的冷態(tài)抗折強度和耐壓強度值中得到了證實,試樣經(jīng)600、1000、℃熱處理后的耐壓強度分別為149.9、119.1、抗折強度分別為11.3、9.7、9.6MPa。即熱處理溫度越高,試樣冷態(tài)強度越小。所以在測定不同試驗溫度下的磨損量時,雖然不同顆粒之間由于熱膨脹而相互靠近,材料的裂紋得以彌合,但經(jīng)較高溫度熱處理后的試樣在升溫的過程中對裂紋的彌合作用,不足以彌補經(jīng)熱處理再冷卻后形成的缺陷,抵御外來應力的能力變差,從而導致在相同試驗溫度下試樣磨損量較大一些。

? ? 3、臨界粒度對澆注料高溫耐磨性的影響

? ? 溫度為1000℃時,澆注料的磨損量隨著臨界粒度的增大而降低;1200℃時澆注料的磨損量隨著臨界粒度的增大幾乎不變。

　　這可能是由于,當磨損介質(zhì)沖蝕試樣表面時,首先是材料基質(zhì)受到磨損介質(zhì)的沖擊和切削作用,而逐漸剝落、下凹,形成凸起的顆粒;當磨損介質(zhì)繼續(xù)以一定的角度沖蝕磨損表面時,就會產(chǎn)生陰影效應。處在材料顆粒陰影中的基質(zhì)遭受沖擊和切削的幾率和程度減弱,而且材料的臨界粒度越大,陰影效應也越明顯,使得材料的磨損量減小。另外,臨界粒度增大,澆注料的顆粒級配相應變化,較大臨界粒度組成的澆注料,其細粉量相對較少;由于較粗大的顆粒比小的顆粒耐磨,小的顆粒比細粉耐磨,所以澆注料磨損量也隨著臨界粒度的增大而降低。但當試驗溫度達到1200℃時,材料中產(chǎn)生的高溫液相促進了試樣的燒結(jié),從而緩和了臨界粒度等其他因素對材料耐磨性的影響,導致其磨損量變化不大。

　　總之，通過實驗得出以下結(jié)論：

? ? (1)在常溫和1000℃條件下,隨著水泥含量的增加,高鋁澆注料的磨損量逐漸減小,1200℃時澆注料磨損量略有增大。采用ρ-Al2O3微粉代替Secar71水泥作結(jié)合劑,兩者的耐磨性在各試驗溫度下差別不大。

　　(2)經(jīng)不同溫度熱處理后,高鋁澆注料的磨損量隨著試驗溫度的變化趨勢是相似的,即其隨著試驗溫度的升高而降低;經(jīng)600、1000℃處理后的試樣在各試驗溫度下試樣磨損量均較小,但經(jīng)1200℃處理后的試樣磨損量稍大一些。

　　(3)選用不同臨界粒度的高鋁澆注料進行磨損試驗,溫度為1000℃時,澆注料磨損量隨著臨界粒度的增大而降低;1200℃時,澆注料的磨損量隨著臨界粒度的增大變化不大。