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添加剂对耐火砖烧结的影响
发布时间:2020-03-19 08:54      浏览人次:160
添加剂对耐火砖烧结的影响
 
  在固相烧结时,少量添加剂(烧结助剂)可与主晶相形成固溶体促进缺陷增加;在液相烧结时,添加剂能够改变液相的性质(如粘土、组成等),因而能起促进烧结的作用。添加剂的作用可能在于以下几个方面:
 
  1.形成固溶体。当添加物与烧结物形成固溶体时,可以增加晶格缺陷,活化晶格,从而促进烧结。一般来说,它们之间形成有限置换固溶体更有助于促进烧结。添加剂离子的电价、半径与主晶格离子的电价,半径相差越大,晶格畸变程度也越大,促进烧结的作用也越明显。如Al2O3 烧结时,加入3%的Cr2O3形成连续固溶体可在1860℃烧结,而加入1%~2%TiO2只需在1600℃左右就能致密化。
  2.阻止晶型转变,有些氧化物在烧结时发生晶型转变并伴有较大的体积效应,这就难以实现烧结致密化,并容易引起坯体开裂。这时若能选用适宜的添加剂加以抑制,即可促进烧结。ZrO2烧结时添加一定量的CaO、MgO就属这一机理。约在1200℃,m- ZrO2转变为t- ZrO2,并伴有约10%的体积收缩,使制品稳定性变坏。引入电价比Zr4+低的Ca2+(或Mg2+),可形成稳定的立方萤石结构的固溶体。这样,既防止了制品的开裂,又增加了晶体中缺陷浓度,使烧结加快.
 
  3. 抑制品粒长大,烧结后期晶粒长大,对促进烧结致密化有重要作用。但若二次再结晶或间断性晶粒长大过快,会使晶粒变粗、晶界变宽而出现反致密化现象并影响制品的显微结构。这时,可通过加入能抑制品粒异常长大的添加剂来促进烧结,在烧结透明Al2O3 制品时,为抑制二次再结晶,消除晶界上的气孔,一般加入MgO或MgF2,高温下形成镁铝尖晶石包裹在Al2O3 晶粒表面,抑制了晶界迁移的速度,并促使气孔的排出,对促进耐火砖坯体的烧结具有显著的作用。
 
  4. 形成液相。添加剂在烧结过程中形成液相。液相形成的原因可能在于两方面:添加剂本身的熔点较低,添加剂与烧结物形成多元低共熔物;由于液相的传质阻力小、传质速度快,从而降低了烧结温度和提高了坯体的密度。例如在制造95% Al2O3 陶瓷时,一般加入CaO和SiO2,当CaO:SiO2=1时,由于生成CaO- Al2O3- SiO2液相,从而使材料在1540℃就能烧结。应该指出的是,能促进形成液相的添加剂并非都会促进烧结,如向Al2O3 中加入部分碱金属氧化物就会严重妨碍其烧结。另外,形成液要虽然有利于烧结,但会严重影响材料的高温性能,故必须统筹考虑。
 
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