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SiC的粒度對(duì)焦?fàn)t硅磚性能的影響
SiC具有高導(dǎo)熱系數(shù)(490W/(m·K)),高耐磨性,高硬度等優(yōu)良性能,本文欲將SiC引入焦?fàn)t硅磚中,研究SiC粒度對(duì)硅磚性能的影響。
SiC加入量的情況下,加入粒度為≤0.088mm的SiC時(shí),試樣的體積密度較大,顯氣孔率較小。分析認(rèn)為,小粒度的SiC細(xì)粉加入試樣中,分散于基質(zhì)中,提高試樣在燒結(jié)過(guò)程中的活性,1430℃與SiO2形成固相燒結(jié),提高了試樣的體積密度,降低了試樣的顯氣孔率。而大顆粒的SiC表面有一層氧化膜,不易與SiO2燒結(jié),在試樣內(nèi)部結(jié)合差,試樣內(nèi)部存在不連續(xù)相,導(dǎo)致試樣內(nèi)部氣孔較多,體積密度差。
隨著加入SiC的粒度降低,試樣的常溫耐壓強(qiáng)度逐漸增加。SiC加入粒度為≤0.088mm時(shí),試樣的常溫耐壓強(qiáng)度為40Mpa。由于SiC細(xì)粉多處于骨料和細(xì)顆粒堆積的縫隙中,其在轉(zhuǎn)變時(shí)產(chǎn)生的膨脹對(duì)坯體的影響不大,而在高溫條件下礦化劑輔助燒結(jié),使SiC細(xì)粉與SiO2發(fā)生固相燒結(jié),可使焦?fàn)t硅磚的燒結(jié)能力大大加強(qiáng),提高了試樣的常溫耐壓強(qiáng)度。
通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)PDF卡片對(duì)比分析試樣中存在的物相,結(jié)果表明:加入粒度為≤0.088mmSiC的3#試樣2θ=26.6°處殘余石英特征峰峰高值較小,2θ=20.8°處鱗石英的特征峰峰高值較大。通過(guò)HighscorePlus軟件,對(duì)每組XRD圖譜擬合半定量分析,加入粒度為≤0.088mm的SiC硅磚試樣燒結(jié)后試樣的殘余石英含量更低,鱗石英含量較高,這說(shuō)明加入≤0.088mm粒度SiC的試樣固相燒結(jié)較好,鱗石英轉(zhuǎn)化量多。
加入粒度為≤0.088mm的SiC硅磚試樣的導(dǎo)熱系數(shù)較高,分析認(rèn)為:引入的小粒度SiC分布于試樣基質(zhì)間,與SiO2形成固相燒結(jié)。而大顆粒的SiC表面有一層氧化膜,不易與SiO2燒結(jié),在焦?fàn)t硅磚試樣內(nèi)部結(jié)合差,試樣內(nèi)部存在不連續(xù)相,導(dǎo)致試樣內(nèi)部氣孔較多,降低試樣的導(dǎo)熱系數(shù)。
將實(shí)驗(yàn)用試樣切成30mm×30mm×20mm的小樣,煮膠、研磨后,制備顯微結(jié)構(gòu)觀察試樣,進(jìn)行顯微結(jié)構(gòu)分析??梢杂^察到:當(dāng)加入3~1mm粒度的SiC后,試樣不易燒結(jié),在制樣過(guò)程中出現(xiàn)顆粒脫落的現(xiàn)象,試樣氣孔較大且不均勻;加入1~0mm粒度SiC的2#試樣結(jié)構(gòu)松散,制樣過(guò)程中同樣出現(xiàn)試樣內(nèi)部顆粒脫落的現(xiàn)象,說(shuō)明SiC不易燒結(jié),試樣內(nèi)部裂紋較大,氣孔較多;當(dāng)加入≤0.088mm粒度的SiC后,試樣的氣孔明顯要小于其他兩組,并且試樣的氣孔比較均勻,試樣內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密,基質(zhì)與骨料間結(jié)合較好,并基質(zhì)與骨料間有許多灰白色的玻璃相,并存在小顆粒的SiC。
綜上所述:引入粒度為≤0.088mmSiC加入硅磚試樣中效果較好,試樣的體積密度相對(duì)較高,氣孔率較低,常溫耐壓強(qiáng)度較高,試樣導(dǎo)熱性能較高。