刚玉质浇注料加入碳酸钙微粉的影响

发布时间：2015/6/16 18:16:55

　　刚玉浇注料加入碳酸钙微粉的影响

　　本文主要目的是通过加入碳酸钙微粉来获得均匀分布的二铝酸钙（CA2）和六铝酸钙（CA6）以便提高刚玉浇注料经高温热处理后（1100C和1450C）的体积稳定性、力学强度和抗热震性能。

　　为了研究碳酸钙微粉加入量和粒度对浇注料高温处理后性能的影响，制备了不同碳酸钙微粉含量（0-3%）和碳酸钙微粉粒度（d50=18m；d50=11m）的刚玉浇注料。测量了浇注料经1100C和1450C热处理后的烧成线变化、力学性能和抗热震性能，以此考察碳酸钙微粉加入量和粒度对浇注料性能的影响。研究结果表明，碳酸钙微粉有利于改善刚玉浇注料的体积稳定性、力学强度和抗热震性能。

　　为了深入探讨碳酸钙微粉加入量对浇注料物相组成和显微结构的影响与浇注料性能变化之间的关系，按照上述浇注料配方制备了基质试样，并采用与浇注料相同的养护、烘干和热处理制度进行处理。XRD结果表明，含碳酸钙微粉的基质试样在1100C形成了CA2物相，在1450C下形成了CA6物相。

　　由于CA2和CA6形成过程中都伴随有明显的体积膨胀，这是含0.5-1.5%的碳酸钙微粉的浇注料获得较好体积稳定性的主要原因。SEM观察结果表明，1100C处理后的浇注料基质中有CA2形成，由于CA2通过烧结颈将颗粒彼此相连，增加了颗粒之间的结合能力，这是含0.5-2%碳酸钙微粉的浇注料经1100C处理后强度获得提高的原因。

　　而当热处理温度升至1450C后，浇注料基质中形成了交错互锁的CA6物相；由于CA6穿插于颗粒之间而增强颗粒的结合能力，导致含0.5-1.5%碳酸钙微粉的浇注料经1450C处理后的强度提高。同时，交错互锁的CA6物相也有利于耗散和吸收热应力，从而提高了含碳酸钙微粉浇注料的抗热震性能。

　　为了进一步研究碳酸钙粒度对浇注料物相组成和显微结构的影响与浇注料性能变化之间的关系，采用前面相同方法和热处理制度制备了不同碳酸钙粒度的浇注料基质试样。XRD结果表明，含碳酸钙微粉和碳酸钙纳米粉的基质试样经1100C和1450C处理后都分别形成了CA2和CA6物相。

　　为了分析碳酸钙粒度对刚玉浇注料经高温热处理后性能的影响，制备了不同碳酸钙含量（0-1%）的含碳酸钙微粉（d50=18m）和含碳酸钙纳米粉（d50=32nm）的刚玉浇注料，测量了浇注料经1100C和1450C热处理后的烧成线变化、力学性能和抗热震性能，以此考察碳酸钙粒度对刚玉浇注料性能的影响。研究结果表明，碳酸钙微粉有利于提高浇注料的体积稳定性和抗热震性能，而碳酸钙纳米粉有利于提高浇注料的强度。

　　因此，XRD的方法并不能解释碳酸钙粒度变化对浇注料性能影响的本质原因。SEM结果表明，颗粒细小的碳酸钙纳米粉填充于颗粒间隙，并促进基质的烧结，这是含碳酸钙纳米粉的浇注料力学性能提高的主要原因；经1450C热处理后，对于含碳酸钙微粉的浇注料，板片状CA6在颗粒表面交错生长，而含碳酸钙纳米粉的浇注料，簇状的CA6分布于颗粒之间，并与颗粒紧密相连。因此，含碳酸钙微粉的浇注料获得了较好的体积膨胀和抗热震性能。

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