剛玉莫來石材料是一種常用的耐火材料，原料易得，價格知足，可根據(jù)形狀、材質、用途等方便的選用不同的生產(chǎn)工藝，在許多行業(yè)獲得了廣泛的應用。剛玉莫來石材料的性能不光取決于化學成分，很大程度上體現(xiàn)在材料內(nèi)部的結構上，而最終材料中剛玉晶體、莫來石晶體、氣孔、玻璃相等物相結構是在燒成過程中形成的。燒成工藝對其結構有不同程度的影響，并因此影響到實際的使用性能。本文就是專門針對剛玉莫來石材料的燒成工藝進行研究,揭示出燒成過程中材料內(nèi)部結構的變化規(guī)律，期望對實際的生產(chǎn)過程起到指導作用。
實驗
2.1 原料
采用兩種典型的的剛玉莫來石混合料G料和J料。其中G料為噴霧造粒料，J料為粉碎造粒料。其中，加入的含鋯原料期望形成氧化鋯增強增韌效果。
2.2 工藝
在試驗壓片機上干壓試樣，試樣規(guī)格為圓片小60mm×3mm和長條100mm×10mm×10mm。其中長條試樣用來測試抗彎強度，圓片試樣用來測試其余性能。最高燒成溫度為1000~1650℃，溫度間隔為50℃，每個溫度點燒3個試樣,數(shù)據(jù)取平均。
2.3 測試
水煮測試樣品的吸水率，排水法測試密度，用TZ-4000抗彎強度測試儀(三點彎曲法)測試抗彎強度，用X射線衍射儀測試物相，用掃描電子顯微鏡觀察樣品斷口表面形貌。
結果與討論
3.1 燒成收縮
樣品燒成收縮與樣品最高燒成溫度的關系曲線清晰顯示，在1000℃~1650℃的燒成溫度范圍內(nèi)，燒成收縮曲線存在有峰谷波形。隨著燒成溫度的升高，樣品燒成收縮先增大，在1250℃增大到一個峰值，在1250~1400℃燒成收縮則變化平緩,基本保持不變，然后隨著燒成溫度的升高，燒成收縮反而急劇下降，在1500℃下降到最低點,隨著燒成溫度的進一步升高，樣品的燒成收縮最終急速增大。
生產(chǎn)剛玉莫來石的原料中加有較多的粘土，粘土在升溫的中低溫區(qū)間由于結晶水、結合水的失去，以及微細顆粒的高表面活性，使坯體產(chǎn)生較大的收縮。粘土中的高嶺石、伊利石等在1000~1250℃即生成一次莫來石，這個溫度區(qū)間所形成的莫來石由于均勻細小，并未長大，也有一定的收縮。在1250~1400℃區(qū)間，所生成的一次莫來石開始長大，伴隨有膨脹，同時,原料中的石英與氧化鋁細粉開始形成二次莫來石，產(chǎn)生一定的收縮，加上升溫過程粉料顆粒的團聚結合造成的收縮，這幾種因素疊加在一起,導致在1250~1400℃溫度范圍內(nèi)，樣品燒成收縮基本保持穩(wěn)定不變。
在燒成溫度從1400℃繼續(xù)升高至1500℃的范圍內(nèi)，一次莫來石和二次莫來石的長大成為了主要反應過程，莫來石晶體的長大產(chǎn)生較大的膨脹，抵消了相當一部分中低溫階段粘土本身的收縮以及形成莫來石微細晶粒導致的收縮。在此階段，坯體內(nèi)部液相產(chǎn)生量非常少。在1500~1650℃溫度范圍，液相開始產(chǎn)生并逐漸增多，液相燒結成為主要的反應過程，液相的表面張力使坯體中的孔隙產(chǎn)生較大的毛細管力，從而不斷地拉近晶體顆粒，排除氣孔，促使部分晶體表面熔融，進一步增大收縮，因此，整個坯體的燒成收縮快速增大。
