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原料对耐火砖烧结的影响

发布时间：2020-03-18 浏览人次：0

原料对耐火砖烧结的影响

　　原料对耐火砖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道。离子晶体烧结时，正、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-通过晶界提供的通道快速扩散，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耐火砖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液相烧结，细颗粒均增加了烧结的推动力，缩短了粒子扩散的距离和提高了颗粒在液相中的溶解度而导致烧结过程的加速，有资料报道，MgO的原始粒度为20μm以上时，即使在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;当粒径在20μm以下时，温度为1400℃或粒径为1μm以下，在1000℃时，烧结速度很快;如果粒径在0.1μm以下时，其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，烧结机理有时也会发生改变。例如AIN的烧结，据报道，当粒度为0.78～4.4μm时，粗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。