工业氧化铝粒度分布对合成CA6多孔材料的性能相组成和显微结.docx

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工业氧化铝粒度分布对合成CA6多孔材料的性能相组成和显微结

试验研究ＮＡＩＨＵＯＣＡＩＬＩＡＯ／豫火材料２００８１４２ｌ５）３３４－３３６工业氧化铝粒度分布对合成ＣＡ６多孔材料的性能、相组成和显微结构的影响

李天清”’李楠１１王锋刚２’贺中央２’

１）武汉科技大学湖北省耐火材料与高温陶瓷重点实验室武汉４３００８１

２）濮阳濮耐高温材料（集团）股份有限公司

摘要以不同粒度分布（ｄ５０分别为３．０２、３．６４、１４．６４、１８．６２灿ｍ）的工业氧化铝粉和轻质碳酸钙微粉（ｄ５０＝５．１４斗ｍ）为原料，按ＣＡ。

中Ａｌ：

Ｏ，与ＣａＯ的化学计量比配料，在５０ＭＰａ下成型为＋２５ｍｍ×２５ａｍ圆柱试样，经１１０℃干燥２４ｈ后，在空气气氛中于１５００ｏＣ煅烧３ｈ合成六铝酸钙多孔材料，并借助ＸＲＤ和ＳＥＭ等研究了工业氧化铝粒度分布对该多孔材料的性能、相组成和显微结构的影响。

研究表明：

随着工业氧化铝粒度的增大，试样的显气孔率逐渐增加，气孔孔径增大，耐压强度则大幅度下降；ＣＡ。

的生成量随着工业氧化铝粒度的减小而显著增加，当氐减小到４斗ｍ时，基本上全部生成ＣＡ。

；制备ｄｓｏ＜５ｐ，ｍ的高气孔率、高强度的ＣＡ６多孔材料，需将工业氧化铝的ｄＭ，控制在４斗ｍ左右。

关键词六铝酸钙，多孔材料，粒度分布，工业氧化铝

六铝酸钙（ＣａＡｌ，：

Ｏｍ缩写为ＣＡ。

）具有一系列优试验所用４种工业氧化铝粉的粒度分布见表１。

异的技术性能…，其优异的特性使六铝酸钙材料具有表１试验用４种工业氧化铝原料的粒度分布

ＴａｂｌｅｌＰａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｙ－ＡＩ，０，“ｍ

非常广阔的应用范围和前景。

ＶａｎＧａｒｓｅｌ等１２１报道试样编号ｄｌｏｄ２５ｄ∞ｄ７５ｄ９０了基于平均孔径＜１０斗ｍ的ＣＡ。

轻质骨料的保温浇ｌｏ１．１０Ｌ６ｌ３．０２７．７３１０．８２注料，该轻质浇注料在２００—１４００℃范围内的热导２０Ｉ．１４１．７８３．６４９．８７１３．１３

３’１．“４．２９１４．６４３０．８０３９．５９

率在０．２—０．４Ｗ・（ｍ・Ｋ）一之间，基本不随温度而４’１．８８５．３７１８．５２４１．６３６８．９５变化，且在高温下表现出良好的长期体积稳定性。

与

传统保温材料相比，该轻质浇注料具有高温保温性能１．２试验方法

更优、使用寿命更长和绿色环保的新特性，将是一种分别将不同粒度分布的工业氧化铝粉与碳酸钙微非常有前途的高温保温材料，该轻质浇注料的关键在粉按ＣＡ。

中ＡＩ：

Ｏ，与ＣａＯ的化学计量比配料，添加适于六铝酸钙多孔骨料的合成。

量有机结合剂，在搅拌机中混合均匀，采用５０ＭＰａ压

文献［３］报道了煅烧温度对合成ＣＡ。

多孔材料力成型为＋２５ｍｉｌｌＸ２５ｎｌｉｎ圆柱试样，经１１０ｏＣ干燥的影响，指出合成ＣＡ。

多孔材料的较优温度为ｌ５００２４ｈ后在ｌ５００℃的空气气氛中煅烧，保温时间３ｈ。

℃。

文献［４］研究了４种氧化铝原料对合成ＣＡ。

多用ＧＢ／Ｔ２９９７—２０００测定煅烧后试样的显气孔孔材料性能的影响。

研究指出，工业氧化铝是合成率及体积密度，在万能材料试验机上测试耐压强度，ＣＡ。

多孔材料的最适宜的氧化铝原料。

本工作在文用ＰｈｉｌｉｐｓＸｐｅｒｔＴＭＰ粉晶衍射仪确定试样的相组成，献［３］及文献［４］的基础上研究了工业氧化铝的粒度用ＰｈｉｌｉｐｓＸｌ＿３０型扫描电镜观察试样的断口形貌。

分布对合成ＣＡ。

多孔材料的性能、组成和显微结构的

影响。

２结果与讨论

２．１对显气孔率和强度的影响

ｌ试验图１为工业氧化铝平均粒径对烧后试样显气孔率１．１试验原料和耐压强度的影响。

图１表明，随着工业氧化铝如的

试验采用不同粒度分布的工业氧化铝和轻质碳

酸钙微粉（ｄ如＝５．１４斗ｍ）为原料合成六铝酸钙多孔●李天清．男，１９７６年生，硕士研究生。

Ｅ—ｍａｉｌ：

ｌｉｔｉａｎｑｉｎｓ２０００＠ｔｏｍ．ｏⅫ材料，原料的化学组成与文献［４］中采用的原料相同，收稿日兢：

２００７—１２—１４

３３４ＮＡＩＨＵＯＣＡＩＬＩＡ０／耐火材料２００８／５

万　方数据

增大，试样的显气孔率增加（从５６％增加到６３％），尤其在工业氧化铝的ｄ∞＜４ｐｍ时，显气孔率急剧增

加，且在如＞４Ｉ．Ｌｍ以后呈线性增加；当工业氧化铝

的ｄ∞从３．０２斗ｍ增加到１８．５２斗ｍ时，耐压强度从

３０

ＭＰａ大幅度降低到５ＭＰａ。

显气孔率及耐压强度

与工业氧化铝ｄ如的变化关系表明，在ｌ５００℃下要获得高显气孔率、高强度的ＣＡ。

多孔材料，工业氧化铝的如既不能过大也不能过小。

当ｄ∞＜３．６４岬时，

由于工业氧化铝的比表面积较大，烧结活性高，试样的显气孔率快速降低；当ｄｓｏ＞４斗ｍ时，试样的耐压强度则大幅度下降。

ｄ√ｐｍ

图１

ｍ业氧化铝粒度对烧后试样显气孔率和耐压强度的影响（１５００ｏＣ）

Ｆｉｇ．１Ｅｆｆｅｃｔｏｆｄｋｏｆｙ－Ａ１２０３ｏｎＡＰａｎｄＣＣＳｏｆｓｐｅｃｉｍｅｎｓ

ｆｉｒｅｄａｔ１

５００℃

２．２对相组成的影响

经１

５００

ｏＣ煅烧后试样的ＸＲＤ图谱见图２。

图２

表明，经１５００℃煅烧后，在工业氧化铝ｄ∞＝１８．５２

岬的试样中，ｄ－Ａ１：

Ｏ，及ＣａＡｌ。

０，（ＣＡ２）的衍射峰强

度均最高；如＝１４．６４斗ｍ试样中仅一Ａ１：

０，的衍射峰

强度次之；而粒度较小的另外两组试样中，除了ＣＡ。

的衍射峰外，ｄ—ＡＩ：

０，及ＣＡ：

的衍射峰已经观察不到。

另外，ｄｓｏ＝１８．５２斗ｍ的试样中ＣＡ。

的衍射峰强度值明显比其他３组试样中ＣＡ。

的最强衍射峰强度值要低，即ＣＡ。

的含量最低。

从图２中ＣＡ。

、ＣＡ２以及仪一Ａ１２０３的衍射峰强度

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２０／（。

）

图２工业氧化铝粒度对烧后试样相组成的影响

Ｆｉｇ．２Ｅｆｆｅｃｔｏｆｄ岛ｏｆｙ－Ａ１２０３

ｏｎ

ｐｈａｓｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｓｐｅｃｉ－

万　

方数据的变化可以判断：

工业氧化铝ｄ∞为３．０２、３．６４ｐ，ｍ的

试样中Ａｌ：

Ｏ，基本上全部转化为ＣＡ。

，如＝１４．６４

ｐ，ｍ

试样中ＣＡ。

生成量次之，而ｄ∞最大的试样中的ＣＡ。

的生成量最低。

分析表明，随着工业氧化铝ｄ∞的减小，ｌ５００℃下ＣＡ。

的生成量显著增加；当工业氧化铝

的如为４斗ｍ时，生成ＣＡ。

的反应基本完成。

２．３对显微结构的影响

试样经１５００℃煅烧后的扫描电镜照片见图３。

对比图３（ａ）～（ｄ）可见，在工业氧化铝的ｄ∞＝３．０２

岬和ｄ，。

＝３．６４斗ｍ的合成试样中，ＣＡ。

片状晶体分

布均匀，片状晶体的尺寸在５～１０¨ｍ之间，片状晶体间形成的气孔的孑Ｌ径集中分布在５¨ｍ以内，但以∞＝

３．０２斗ｍ的试样中片状晶体的厚度较ｄ如＝３．６４

ｐ，ｍ

试样中片状晶体的厚度要厚，且更致密。

在ｄ，。

为１４．６４、１８．５２斗ｍ的试样中均出现ＣＡ６片状晶体的层叠生长，但二者又有所不同：

在ｄ卯＝１４．６４ｐ，ｍ的试样中一个大的片状晶体的聚集体内片状晶体只有一

２００８／５

耐火材料／删ＨＵＯ

ＣＡＩＬＩＡＯ

３３５

分布在微米级的显微结构，必须将工业氧化铝的粒度控制在一定尺寸以下，但平均粒径过小，试样的过度致密化会降低多孔材料的显气孔率。

在本试验中，当

工业氧化铝的如控制在４斗ｍ左右时，可制备出气孔

孔径集中分布在５岬以下的高显气孔率、高强度的

ＣＡ６多孔材料。

３

结论

（１）随着工业氧化铝粒度的增大，Ｃ氏多孔材料的

圈３不同工业氧化铝粒度的试样经１５００℃煅烧后的ＳＥＭ

显气孔率逐渐增加，平均孔径增大，耐压强度大幅下降。

照片

Ｆｉｇ．３ＳＥＭｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓｏｆｓｐｅｃｉｍｅｎｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｋｏｆ

（２）随着工业氧化铝粒度的减小，ＣＡ。

的生成量显

ｙ－Ａ１２０３

ｆｉｒｅｄａｔ

１

５００℃

著增加，当如减小到４ｕｍ时，基本上全部生成ＣＡ。

。

（３）制备气孔孔径集中分布在５“ｍ以下的高气片状晶体的聚集体内，片状晶体有数个生长方向；此孔率、高强度的ＣＡ。

多孔材料，需将工业氧化铝的ｄ∞

控制在４岬左右。

大，由它们堆积形成的气孔的孔径也较大，在ｄ加＝１４．“斗ｍ的试样中有大量尺寸在１０—１５ｐｍ的气参考文献

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５８—６２［２】Ｖａｎ

Ｇ．Ｌｏｎｇ

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对烧后试样的显微结构分析表明，工业氧化铝的ｈｅｘａｌｕｍｉｎａｔｅ

ｂａｓｅｄ

ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ

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ｏｎ

ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｐｈａｓｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆ

ｃａｌｃｉｕｍｈｅｘａｌｕｍｉｎａｔｅ／ＬｉＴｉａｎｑｉｎｇ，ＬｉＮａｎ，ＷａｎｇＦｅｎｇｇａｎｇ，ｅｔａｌ／／ＮａｉｈｕｏＣａｉｌｉａｏ．一２００８，４２（５）：

ｐｏｒｏｕｓｃａｌｃｉｕｍｈｅｘａｌｕｍｉｎａｔｅｓｐｅｃｉｍｅｎｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｕｓｉｎｇｙ—Ａ１２０３ｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉ—

ｂｕｔｉｏｎｓ（如＝３．０２，３．６４，１４．６４，ａｎｄ

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ｉｎｔｏｃｏｌｕｍｎ

ｏｆ怛５

ｍｍｘ２５ｍｍｕｎｄｅｒ５０ＭＰａ，ａｆｔｅｒｄｒｙｉｎｇａｔ１１０℃ｆｏｒ２４ｈ，ｃａｌｃｉｎｉｎｇａｔ１５００ｏＣ

３ｈ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｏｆｙ—Ａ１２０３ｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｐｈａｓｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃ。

ｏｆｐｏｒｏｕｓｃａｌｃｉｕｍｈｅｘａｌｕｍｉｎａｔｅｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙｍｅａｎｓｏｆＸＲＤａｎｄＳＥＭ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔａｐｐａｒｅｎｔｐｏｒｏｓｉｔｙａｎｄｔｈｅ

ａｉｒ—ｈｏｌｅａｐｅｒｔｕｒｅｏｆｔｈｅｓｐｅｃｉｍｅｎｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｕｔｔｈｅｃｒｕｓｈｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈｄｅ－・

ｍａｒｋｅｄｌｙｗｉｔｈｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｏｆｙ—Ａ１２０，ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ．ＴｈｅｆｏｒｍｉｎｇａｍｏｕｎｔｏｆＣＡ６ｉｎｃｒｅａｓｅｄｒｅｍａｒｋ－

ｗｉｔｈｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｏｆｙ—Ａ１２０３ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ．Ｗｈｅｎｄ５００ｆｙ—Ａ１２０３

ｒｅｄｕｃｅｄｔｏａｂｏｕｔ４ｐｍ，ｔｈｅｃａｌｃｉｕｍ

ｃｏｎｔｅｎｔｗａｓｎｅａｒｌｙ

１００％．Ｔｈｅ氏ｏｆｙ—Ａ１２０３ｓｈｏｕｌｄｂｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄａｔａｂｏｕｔ４ｐｍｔｏｐｒｅｐａｒｅ

ｐｏｒｏｕｓ

ｍａｔｅｒｉａｌｓ（ｄｋ＜５ｌａｍ）ｗｉｔｈｈｉｇｈａｐｐａｒｅｎｔｐｏｒｏｓｉｔｙａｎｄｈｉｇｈｃｒｕｓｈｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈ．

ｗｏｒｄｓ：

Ｃａｌｃｉｕｍｈｅｘａｌｕｍｉｎａｔｅ，Ｐｏｒｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌ，Ｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｙ—Ａ１２０３

ａｄｄｒｅｓｓ：

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４３００８１．Ｃｈｉｎａ

ＮＡＩＨＵＯ伽ＵＡＯ／耐火材料２００８／５

万　

方数据个生长方向，而在如＝１８．５２斗ｍ的试样中一个大的

外，由于片状晶体层叠生长形成的聚集体的尺寸较孔，而在ｄ，。

＝１８．５２斗ｍ的试样中有大量当量直径＞２０斗ｍ的气孔。

粒度分布显著影响ＣＡ。

的显微结构。

随着工业氧化铝粒度的增大，ＣＡ。

片状晶体层叠生长增多，气孔孔径显著增大，显微结构的均匀性变差。

因此，采用工业氧化铝制备ＣＡ。

多孔材料时，要获得气孔孔径集中

ｐｏｒｏｕｓ３３４

Ｔｈｅｓｈａｐｉｎｇｐｍ）ａｓｆｏｒｔｕｒｅｔｈｅｃｒｅａｓｅｄａｂｌｙｈｅｘａｌｕｍｉｎａｔｅＣＡ６

ＫｅｙＡｕｔｈｏｒ’ＳＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｗｕｈａｎ

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工业氧化铝粒度分布对合成CA6多孔材料的性能、相组成和显

微结构的影响

作者：

作者单位：

李天清，李楠，王锋刚，贺中央李天清（武汉科技大学湖北省耐火材料与高温陶瓷重点实验室,武汉430081;濮阳濮耐高温材

料（集团）股份有限公司），李楠（武汉科技大学湖北省耐火材料与高温陶瓷重点实验室,武汉

430081），王锋刚,贺中央（濮阳濮耐高温材料（集团）股份有限公司）

耐火材料

REFRACTORIES

2008,42（5）

3次刊名：

英文刊名：

年，卷（期）：

被引用次数：

参考文献（4条）

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引证文献（3条）

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