第11期 程竹等：MgAION结合镁质、镁铝尖晶石质与刚玉质材料的组织与性能 ·1385· 成MgAION结合相的混合细粉C1的组成和数量都 一A山203为8×10-6℃-，从主晶相和结合相热膨胀 相同，但由于C1-Mg0中镁砂颗粒中的较多的MgO 匹配性的角度分析，MgAION--MgO材料中镁砂颗粒 参加了富铝的基质部分形成镁铝尖晶石的反应， 和基质之间不易形成紧密结合，MgAION--MA和 C1-MA中镁铝尖晶石颗粒边缘的较少的游离Mg0 MgA1ON-AL,O,材料中颗粒和基质之间易形成紧密 参加基质部分的反应，而C1-A山，03中刚玉颗粒中 结合.由于以上三方面的原因，同样烧成制度下烧 的A山，03难以参加基质部分的反应，所以它们的体 后的C1-Mg0、C1-MA和C1-Al,03试样气孔率依 积膨胀量依次减小；由于C1一Mg0中镁砂含量高， 次降低，密度依次增大，颗粒和基质的结合越来越紧 Mg0挥发量大，C1-MA中镁铝尖晶石颗粒中游离 密，强度依次增大 Mg0较少，其挥发量较小，C1-AL,03中刚玉颗粒成 以上对三种MgAION结合试样在相同的烧成制 分为低挥发的AL,0,,因而它们的氧化物挥发量依 度下进行了对比.由表5可知，它们形成单相结合 次减少：此外，MgA1ON的热膨胀系数为(8~9)× 相的适当条件并不相同.表10列出它们在各自的 10-6℃-1（随组成略有变化），方镁石为(14~15)× 适当条件下的物理指标，图8(b)、9(b)和10(b)为 10-6℃-，该组成的镁铝尖晶石为9.7×10-6℃-1， 其显微结构 表10三种MgA1ON结合试样各自形成单相结合相时的物理指标 Table 10 Physical properties of three kinds of MgAlON-bonded samples while forming single MgAlON bonding phase 组成 烧成制度 显气孔率/% 体积密度/(gcm3) 耐压强度/MPa CI-Mgo 1600℃，5h 20.9 2.77 24 CI-MA 1700℃，5h 18.4 2.82 52 C1-Al204 1700℃，5h 12.1 3.26 196 由表10和图8(b)、9(b)和10(b)可见：三种 (4)MgAION结合镁铝尖晶石试样中富镁的镁 MgAlON结合材料在各自的形成MgAlON单相结合 铝尖晶石颗粒中较少的游离Mg0参加富铝的基质 相的适当条件下的性能特点和前面的结论一致： 部分形成镁铝尖晶石的反应，体积膨胀量介于 MgA1ON一Al,O3材料表现出更好的物理指标. MgAlON结合镁质和MgAlON结合列玉试样之间：镁 铝尖晶石颗粒中较少的Mg0挥发，挥发量介于两者 3结论 之间：镁铝尖晶石和MgAION结合相热膨胀系数差 (1)虽然三种MgAION结合材料用以形成 异小，烧后试样颗粒和基质之间的结合程度、密度和 MgAION结合相的混合细粉的组成和数量都相同，但 强度也都介于两者之间. 由于其主晶相参加了MgAION结合相的形成，使各 自的MgAION结合相的实际组成发生改变，从而使 参考文献 其形成MgAION单相结合相的温度不同.MgAlON 结合的镁质、镁铝尖晶石质和刚玉质材料中形成 [1]Deng C J,Hong Y R,Zhong X H,et al.Slag-tesistance of MgAlON spinel.J Univ Sci Technol Beijing,2000,7(2):96 MgAION单相结合相的温度依次呈升高趋势. [2] Deng C J,Gu HZ,Sun J L,et al.Slag-resistance performance of (2)MgAION结合镁质试样，镁砂颗粒中较多 MgAlON-Al20 composites.J Wuhan Uni Sci Technol Nat Sci 的MgO参加了富铝的基质部分形成镁铝尖晶石的 Ed,2005,28(2):141 反应，体积显著膨胀：镁砂中的MgO在低氧分压和 (邓承继，顾华志，孙加林，等.MgAION一A山2O3复合材料的抗 高温下大量挥发；加上方镁石主晶相和MgAION结 渣性能.武汉科技大学学报：自然科学版，2005,28(2)： 141) 合相热膨胀系数差异大，使得烧后试样镁砂颗粒和 B] Qu D L,Sun J L,Hong Y R,et al.Research on anti-Al2O;ad- 基质之间结合松散，密度低，强度低 hesion of MgAlON-A12OTiO compound material.Energy Metall (3)MgAION结合刚玉试样中刚玉中的A山203 lnd,2004,23(4):49 难以参与富铝的基质部分形成镁铝尖晶石的反应， (曲殿利，孙加林，洪彦若，等.镁阿隆一钛酸铝复合材料抗 体积膨胀小：刚玉颗粒成分A山，0，为低挥发氧化物， A203附若的研究.治金能源，2004,23(4)：49) 挥发量少；a一A山O3主晶相和MgAION结合相热膨 Chen Z Y.Ways of improving lining life and developing trends of the refractories for secondary refining vessels.Refractories,2007, 胀系数相近，使得烧后试样刚玉颗粒和基质之间结 41(1):1 合紧密，密度较高，强度较高 (陈肇友.炉外精炼用耐火材料提高寿命的途径及其发展动第 11 期 程 竹等: MgAlON 结合镁质、镁铝尖晶石质与刚玉质材料的组织与性能 成 MgAlON 结合相的混合细粉 C1 的组成和数量都 相同，但由于 C1--MgO 中镁砂颗粒中的较多的 MgO 参加了富铝的基质部分形成镁铝尖晶石的反应， C1--MA 中镁铝尖晶石颗粒边缘的较少的游离 MgO 参加基质部分的反应，而 C1--Al2O3 中刚玉颗粒中 的 Al2O3 难以参加基质部分的反应，所以它们的体 积膨胀量依次减小; 由于 C1--MgO 中镁砂含量高， MgO 挥发量大，C1--MA 中镁铝尖晶石颗粒中游离 MgO 较少，其挥发量较小，C1--Al2O3 中刚玉颗粒成 分为低挥发的 Al2O3，因而它们的氧化物挥发量依 次减少; 此外，MgAlON 的热膨胀系数为( 8 ～ 9) × 10 － 6 ℃ － 1 ( 随组成略有变化) ，方镁石为( 14 ～ 15) × 10 － 6 ℃ － 1 ，该组成的镁铝尖晶石为 9. 7 × 10 － 6 ℃ － 1 ， α--Al2O3 为 8 × 10 － 6 ℃ － 1 ，从主晶相和结合相热膨胀 匹配性的角度分析，MgAlON--MgO 材料中镁砂颗粒 和基质之间不易形成 紧 密 结 合，MgAlON--MA 和 MgAlON--Al2O3 材料中颗粒和基质之间易形成紧密 结合． 由于以上三方面的原因，同样烧成制度下烧 后的 C1--MgO、C1--MA 和 C1--Al2O3 试样气孔率依 次降低，密度依次增大，颗粒和基质的结合越来越紧 密，强度依次增大． 以上对三种 MgAlON 结合试样在相同的烧成制 度下进行了对比． 由表 5 可知，它们形成单相结合 相的适当条件并不相同． 表 10 列出它们在各自的 适当条件下的物理指标，图 8( b) 、9( b) 和 10( b) 为 其显微结构． 表 10 三种 MgAlON 结合试样各自形成单相结合相时的物理指标 Table 10 Physical properties of three kinds of MgAlON-bonded samples while forming single MgAlON bonding phase 组成 烧成制度 显气孔率/% 体积密度/( g·cm － 3 ) 耐压强度/MPa C1--MgO 1 600 ℃，5 h 20. 9 2. 77 24 C1--MA 1 700 ℃，5 h 18. 4 2. 82 52 C1--Al2O3 1 700 ℃，5 h 12. 1 3. 26 196 由表 10 和图 8( b) 、9( b) 和 10( b) 可见: 三种 MgAlON 结合材料在各自的形成 MgAlON 单相结合 相的适当条件下的性能特点和前面的结论一致; MgAlON--Al2O3 材料表现出更好的物理指标． 3 结论 ( 1) 虽然 三 种 MgAlON 结合材料用以形成 MgAlON结合相的混合细粉的组成和数量都相同，但 由于其主晶相参加了 MgAlON 结合相的形成，使各 自的 MgAlON 结合相的实际组成发生改变，从而使 其形成 MgAlON 单相结合相的温度不同． MgAlON 结合的镁质、镁铝尖晶石质和刚玉质材料中形成 MgAlON单相结合相的温度依次呈升高趋势． ( 2) MgAlON 结合镁质试样，镁砂颗粒中较多 的 MgO 参加了富铝的基质部分形成镁铝尖晶石的 反应，体积显著膨胀; 镁砂中的 MgO 在低氧分压和 高温下大量挥发; 加上方镁石主晶相和 MgAlON 结 合相热膨胀系数差异大，使得烧后试样镁砂颗粒和 基质之间结合松散，密度低，强度低． ( 3) MgAlON 结合刚玉试样中刚玉中的 Al2O3 难以参与富铝的基质部分形成镁铝尖晶石的反应， 体积膨胀小; 刚玉颗粒成分 Al2O3 为低挥发氧化物， 挥发量少; α--Al2O3 主晶相和 MgAlON 结合相热膨 胀系数相近，使得烧后试样刚玉颗粒和基质之间结 合紧密，密度较高，强度较高． ( 4) MgAlON 结合镁铝尖晶石试样中富镁的镁 铝尖晶石颗粒中较少的游离 MgO 参加富铝的基质 部分形成镁铝尖晶石的反应，体积膨胀量介于 MgAlON结合镁质和 MgAlON 结合刚玉试样之间; 镁 铝尖晶石颗粒中较少的 MgO 挥发，挥发量介于两者 之间; 镁铝尖晶石和 MgAlON 结合相热膨胀系数差 异小，烧后试样颗粒和基质之间的结合程度、密度和 强度也都介于两者之间． 参 考 文 献 ［1］ Deng C J，Hong Y R，Zhong X H，et al． Slag-resistance of MgAlON spinel． J Univ Sci Technol Beijing，2000，7( 2) : 96 ［2］ Deng C J，Gu H Z，Sun J L，et al． Slag-resistance performance of MgAlON-Al2O3 composites． J Wuhan Univ Sci Technol Nat Sci Ed，2005，28( 2) : 141 ( 邓承继，顾华志，孙加林，等． MgAlON--Al2O3 复合材料的抗 渣性能． 武汉科技大学学报: 自 然 科 学 版，2005，28 ( 2 ) : 141) ［3］ Qu D L，Sun J L，Hong Y R，et al． Research on anti-Al2O3 ad￾hesion of MgAlON-Al2O3 ·TiO2 compound material． Energy Metall Ind，2004，23( 4) : 49 ( 曲殿利，孙加林，洪彦若，等． 镁阿隆--钛酸铝复合材料抗 Al2O3 附着的研究． 冶金能源，2004，23( 4) : 49) ［4］ Chen Z Y． Ways of improving lining life and developing trends of the refractories for secondary refining vessels． Refractories，2007， 41( 1) : 1 ( 陈肇友． 炉外精炼用耐火材料提高寿命的途径及其发展动 ·1385·