D0I:10.13374/i.i8sm1001t153.2011.08.001 第33卷第9期 北京科技大学学报 Vol 33 No 9 2011年9月 Journal of Un iversity of Science and Technology Beijing Sep 2011 具有氧化锆包覆方镁石微结构的镁锆砖的抗折和抗热 震性 陈松林12)* 袁林)冯中起)曾鲁举”刘锡俊)陈雪峰)王俊涛) 孙加林) 1)中国建筑材料科学研究总院瑞泰科技股份有限公司，北京1000242)北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 *通信作者，Email chensongline@126cm 摘要在正交试验确定的工艺参数条件下，改进工艺制备出具有氧化锆包覆方镁石显微结构的镁锆砖.在此微观结构中， 方镁石和氧化锆直接结合，两相邻方镁石晶粒被氧化锆间隔，方镁石品粒被氧化锆包裹，方镁石品内存在封闭小气孔和氧化 锆晶粒。由于方镁石被氧化锆包裹中存在氧化锆相变，相变微裂纹吸收断裂能起增韧的作用：同时，方镁石晶粒内的微气孔能 缓解热应力，使镁结材料的抗热震性能和高温强度均得以改善.方镁石晶粒内的细小氧化锆晶粒具有钉扎效应，能减少和阻 止镁锆砖的高温蠕变滑移，提高了材料的高温抗折性能· 关键词耐火材料：氧化镁：氧化锆；高温抗折强度：抗热震性能 分类号TQ175.73 M odulus of rupture and them al shock resistance of m agnesia-zirconia bricks w ith the m icrostructure of periclase covered by zircon ia CHEN Song-lin,YUAN Lin,FENG Zhong ZENG L,LWU Xiim.CHEN Xue-fing,WANG Jun-tao,SUN Jia-lin 1)RuitaiMaterials Technobgy Co Ld,China Builing Material Acadeny Beijing 100024.China 2)School ofMaterials Science and Engineerng University of Seience and Technology Beijing Beijing 100083 China Corresponding au thor Email chensonglind@126.com ABSTRACT Magnesia-zirconia bricks with the m icrostnicture of periclase covered by zirconia were prepared by mproved technology after the technological parmeters were detem ined by orthogonal test In the m icmostnucture of the magnesia-zirconia bricks periclase crystals directly bond zirconia and zirconia is beween wwo adjacent peric lase crystals meanwhile many m icmo closed porosities and fine zirconia crystals exist in the periclase crystals M icrocracks due to phase transfomation of zirconia in the magnesia"zirconia bricks can absotb the fracture energy and result in the themal shock perfomance ofmaterials increasing at the same tme m icmo closed porosities in the magnesia"zirconia bricks can reduce the heat stress and mprove the mechanical properties ofmaterials at high temperature Fine zirconia crystals in the periclase crystals possess pinning effects which din nish and prevent creeping slippage in MgoZOz.and ulti- mately inprove the hot moduls of nuptre of the magnesia-zirconia bricks KEY W ORDS refractory materials magnesia zirconi hot modulus of nptures themal shock resistance 镁锆砖是一种性能优良的碱性耐火材料，可在 耐火材料的性能主要取决于其组成和显微结构，而 钢包、水泥回转窑及玻璃窑等中应用。根据研究山， 其组成和显微结构不仅仅与原料相关，且与配料方 镁锆砖中氧化锆质量分数应控制在&%~21%，在 法和颗粒配比、烧结温度等多因素相关，本文通过 1730℃以上温度烧成：加入单斜氧化锆的镁锆砖抗 设计正交试验，着重考查各个因素对镁锆砖的高温 渣蚀能力强，加入单斜锆和脱硅混合物的镁锆砖 抗折强度和热震稳定性能的影响，研究不同工艺条 高温抗折强度大，而加入锆英石的常温力学性能好， 件下制备的镁锆砖显微结构与性能之间的关系. 收稿日期：2010-08-27 基金项目：国家自然科学基金资助项目(50172007)：国家自然科学重点基金资助项目(50332010)第 33卷 第 9期 2011年 9月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．33Ｎｏ．9 Ｓｅｐ．2011 具有氧化锆包覆方镁石微结构的镁锆砖的抗折和抗热 震性 陈松林 1‚2）* 袁 林 1） 冯中起 1） 曾鲁举 1） 刘锡俊 1） 陈雪峰 1） 王俊涛 1） 孙加林 2） 1） 中国建筑材料科学研究总院瑞泰科技股份有限公司‚北京 100024 2） 北京科技大学材料科学与工程学院‚北京 100083 * 通信作者‚Ｅ-ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｓｏｎｇｌｉｎｃ＠126．ｃｏｍ 摘 要 在正交试验确定的工艺参数条件下‚改进工艺制备出具有氧化锆包覆方镁石显微结构的镁锆砖．在此微观结构中‚ 方镁石和氧化锆直接结合‚两相邻方镁石晶粒被氧化锆间隔‚方镁石晶粒被氧化锆包裹‚方镁石晶内存在封闭小气孔和氧化 锆晶粒．由于方镁石被氧化锆包裹中存在氧化锆相变‚相变微裂纹吸收断裂能起增韧的作用；同时‚方镁石晶粒内的微气孔能 缓解热应力‚使镁锆材料的抗热震性能和高温强度均得以改善．方镁石晶粒内的细小氧化锆晶粒具有钉扎效应‚能减少和阻 止镁锆砖的高温蠕变滑移‚提高了材料的高温抗折性能． 关键词 耐火材料；氧化镁；氧化锆；高温抗折强度；抗热震性能 分类号 ＴＱ175∙73 Ｍｏｄｕｌｕｓｏｆｒｕｐｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｒｍａｌｓｈｏｃｋｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｍａｇｎｅｓｉａ-ｚｉｒｃｏｎｉａｂｒｉｃｋｓ ｗｉｔｈｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｐｅｒｉｃｌａｓｅｃｏｖｅｒｅｄｂｙｚｉｒｃｏｎｉａ ＣＨＥＮＳｏｎｇ-ｌｉｎ 1‚2）* ‚ＹＵＡＮＬｉｎ 1）‚ＦＥＮＧＺｈｏｎｇ-ｑｉ 1）‚ＺＥＮＧＬｕ-ｊｕ 1）‚ＬＩＵＸｉ-ｊｕｎ 1）‚ＣＨＥＮＸｕｅ-ｆｅｎｇ 1）‚ＷＡＮＧＪｕｎ-ｔａｏ 1）‚ＳＵＮＪｉａ-ｌｉｎ 2） 1） ＲｕｉｔａｉＭａｔｅｒｉａｌｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．Ｌｔｄ．‚ＣｈｉｎａＢｕｉｌｄｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌＡｃａｄｅｍｙ‚Ｂｅｉｊｉｎｇ100024‚Ｃｈｉｎａ 2） ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ‚ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ‚Ｂｅｉｊｉｎｇ100083‚Ｃｈｉｎａ * Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ‚Ｅ-ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｓｏｎｇｌｉｎｃ＠126．ｃｏｍ ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｍａｇｎｅｓｉａ-ｚｉｒｃｏｎｉａｂｒｉｃｋｓｗｉｔｈｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｐｅｒｉｃｌａｓｅｃｏｖｅｒｅｄｂｙｚｉｒｃｏｎｉａｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｉｍｐｒｏｖｅｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｆｔｅｒｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｗｅｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｔｅｓｔ．Ｉｎｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｍａｇｎｅｓｉａ-ｚｉｒｃｏｎｉａｂｒｉｃｋｓ‚ｐｅｒｉｃｌａｓｅ ｃｒｙｓｔａｌｓｄｉｒｅｃｔｌｙｂｏｎｄｚｉｒｃｏｎｉａａｎｄｚｉｒｃｏｎｉａｉｓｂｅｔｗｅｅｎｔｗｏａｄｊａｃｅｎｔｐｅｒｉｃｌａｓｅｃｒｙｓｔａｌｓ；ｍｅａｎｗｈｉｌｅ‚ｍａｎｙｍｉｃｒｏｃｌｏｓｅｄｐｏｒｏｓｉｔｉｅｓａｎｄｆｉｎｅ ｚｉｒｃｏｎｉａｃｒｙｓｔａｌｓｅｘｉｓｔｉｎｔｈｅｐｅｒｉｃｌａｓｅｃｒｙｓｔａｌｓ．Ｍｉｃｒｏｃｒａｃｋｓｄｕｅｔｏｐｈａｓｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｚｉｒｃｏｎｉａｉｎｔｈｅｍａｇｎｅｓｉａ-ｚｉｒｃｏｎｉａｂｒｉｃｋｓｃａｎ ａｂｓｏｒｂｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｅｎｅｒｇｙａｎｄｒｅｓｕｌｔｉｎｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｓｈｏｃｋｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ；ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ‚ｍｉｃｒｏｃｌｏｓｅｄｐｏｒｏｓｉｔｉｅｓ ｉｎｔｈｅｍａｇｎｅｓｉａ-ｚｉｒｃｏｎｉａｂｒｉｃｋｓｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｈｅａｔｓｔｒｅｓｓａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓａｔｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｆｉｎｅ ｚｉｒｃｏｎｉａｃｒｙｓｔａｌｓｉｎｔｈｅｐｅｒｉｃｌａｓｅｃｒｙｓｔａｌｓｐｏｓｓｅｓｓｐｉｎｎｉｎｇｅｆｆｅｃｔｓｗｈｉｃｈｄｉｍｉｎｉｓｈａｎｄｐｒｅｖｅｎｔｃｒｅｅｐｉｎｇｓｌｉｐｐａｇｅｉｎＭｇＯ-ＺｒＯ2‚ａｎｄｕｌｔｉ- ｍａｔｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｈｏｔｍｏｄｕｌｕｓｏｆｒｕｐｔｕｒｅｏｆｔｈｅｍａｇｎｅｓｉａ-ｚｉｒｃｏｎｉａｂｒｉｃｋｓ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｍａｇｎｅｓｉａ；ｚｉｒｃｏｎｉａ；ｈｏｔｍｏｄｕｌｕｓｏｆｒｕｐｔｕｒｅ；ｔｈｅｒｍａｌｓｈｏｃｋｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ 收稿日期：2010--08--27 基金项目：国家自然科学基金资助项目 （50172007）；国家自然科学重点基金资助项目 （50332010） 镁锆砖是一种性能优良的碱性耐火材料‚可在 钢包、水泥回转窑及玻璃窑等中应用．根据研究 ［1］‚ 镁锆砖中氧化锆质量分数应控制在 8％ ～21％‚在 1730℃以上温度烧成；加入单斜氧化锆的镁锆砖抗 渣蚀能力强‚加入单斜锆和脱硅锆混合物的镁锆砖 高温抗折强度大‚而加入锆英石的常温力学性能好． 耐火材料的性能主要取决于其组成和显微结构‚而 其组成和显微结构不仅仅与原料相关‚且与配料方 法和颗粒配比、烧结温度等多因素相关．本文通过 设计正交试验‚着重考查各个因素对镁锆砖的高温 抗折强度和热震稳定性能的影响‚研究不同工艺条 件下制备的镁锆砖显微结构与性能之间的关系． DOI :10．13374／j．issn1001－053x．2011．09．001