钛酸铝耐火材料不同的煅烧温度对其各项性能的影响
?1.煅烧温度对钛酸铝耐火材料相组成的影响:
通过1300℃、1350℃、1400℃、1450℃和1500℃烧后的不同的钛酸铝耐火材料试样分析。试样主要包括钛酸铝相和金红石相,其中钛酸铝相主衍射峰强度较弱,而金红石相主峰相对较强。
钛酸铝耐火材料不同的煅烧温度对其各项性能的影响
随着煅烧温度的升高,其余试样物相组成中金红石的主衍射峰强度逐渐减弱,而钛酸铝相的主衍射峰强度呈逐渐增强趋势。
升高煅烧温度有利于提高合成钛酸铝耐火材料的固相反应速度,铝钛渣中杂质氧化物与合成的钛酸铝易形成置换或间隙固溶体结构,减弱钛酸铝耐火材料冷却过程中的分解作用。
合成钛酸铝耐火材料中杂质氧化物对形成固溶体及钛酸铝结构中缺陷可以通过对合成钛酸铝耐火材料中主晶相钛酸铝的晶格常数和晶胞体积的影响进行间接评价。
2.煅烧温度对主晶相钛酸铝晶格常数的影响:
煅烧温度的升高促进了钛酸铝耐火材料的固相反应,为进一步说明煅烧温度对固相反应合成钛酸铝结构的影响,从钛酸铝晶格常数和晶胞体积的变化趋势可以看出,煅烧温度的升高对钛酸铝耐火材料晶格常数影响较大,煅烧温度的升高导致了合成钛酸铝耐火材料中主晶相钛酸铝的晶格常数和晶胞体积的不同程度增大。
随着煅烧温度的升高,杂质氧化物的置换或间隙固溶作用增强,溶质离子形成间隙固溶会导致钛酸铝晶格常数的畸变,离子半径较大的杂质氧化物阳离子置换了钛酸铝晶体中正常晶格位置上的钛离子和铝离子也会导致钛酸铝晶格常数的增大。
3.煅烧温度对钛酸铝耐火材料热分解率的影响:
合成钛酸铝耐火材料的稳定性是通过对钛酸铝耐火材料的热分解率来表征的,试验根据合成钛酸铝耐火材料的热分解率随煅烧温度的变化关系可以得出,提高固相反应煅烧温度有利于提高烧后钛酸铝耐火材料的稳定性。
结合钛酸铝晶格常数、晶胞体积变化结果分析,煅烧温度的升高有利于杂质氧化物对合成钛酸铝耐火材料的固溶作用,同时固溶体的形成也削弱了钛酸铝耐火材料冷却过程中的分解作用。
4.煅烧温度对钛酸铝耐火材料显微结构的影响:
从煅烧温度为1300℃的钛酸铝耐火材料烧后试样的显微结构看出,钛酸铝的矿相组织结构的致密性较差,钛酸铝晶粒发育不完整,结构中依然保持着刚玉相的板状和片状结构,板片状结构相互交叉链接。
随着煅烧温度升高,在1350℃温度下,板片状结构趋于致密,板状结构的厚度增大。1400℃试样的微观结构中钛酸铝相的晶体特征趋于明显,部分区域已经出现了较为明显的钛酸铝晶界,晶粒有长大趋势,结构致密性得到较大改善。
当煅烧温度达到1500℃时,试样中的钛酸铝晶粒完整、结构致密,玻璃相主要集中在钛酸铝晶界位置。高温液相数量的增加促进了高温状态下钛酸铝耐火材料中固/液间的离子交换,主晶相钛酸铝的晶粒异常长大。
试验结果说明,随着煅烧温度的升高,高温状态下形成液相量增多,固相反应完成后,高温液相在常温状态下形成玻璃相,因此,试样的相对结晶度呈现逐渐减小的趋势。
5.煅烧温度对钛酸铝耐火材料致密性的影响:
从钛酸铝耐火材料体积密度和显气孔率的实验变化趋势可以看出,随着煅烧温度的升高,钛酸铝耐火材料的体积密度逐渐增大,显气孔率逐渐减小,钛酸铝耐火材料的烧结性增强。
煅烧温度的升高加快了钛酸铝固相反应速度,同时杂质氧化物对于降低钛酸铝固相反应温度有利,基质中形成的部分高温液相同样促进了钛酸铝耐火材料的烧结作用,加速了钛酸铝耐火材料结构中离子的交换速度。
结合以上不同温度煅烧后钛酸铝耐火材料的相对结晶度计算结果也证明了煅烧温度的升高有利于钛酸铝耐火材料的致密性的增强。