添加劑對耐火磚燒結(jié)的影響
在固相燒結(jié)時，少量添加劑(燒結(jié)助劑)可與主晶相形成固溶體促進(jìn)缺陷增加;在液相燒結(jié)時，添加劑能夠改變液相的性質(zhì)(如粘土、組成等)，因而能起促進(jìn)燒結(jié)的作用。添加劑的作用可能在于以下幾個方面：
1.形成固溶體。當(dāng)添加物與燒結(jié)物形成固溶體時，可以增加晶格缺陷，活化晶格，從而促進(jìn)燒結(jié)。一般來說，它們之間形成有限置換固溶體更有助于促進(jìn)燒結(jié)。添加劑離子的電價、半徑與主晶格離子的電價，半徑相差越大，晶格畸變程度也越大，促進(jìn)燒結(jié)的作用也越明顯。如Al2O3 燒結(jié)時，加入3%的Cr2O3形成連續(xù)固溶體可在1860℃燒結(jié)，而加入1%～2%TiO2只需在1600℃左右就能致密化。
2.阻止晶型轉(zhuǎn)變，有些氧化物在燒結(jié)時發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變并伴有較大的體積效應(yīng)，這就難以實(shí)現(xiàn)燒結(jié)致密化，并容易引起坯體開裂。這時若能選用適宜的添加劑加以抑制，即可促進(jìn)燒結(jié)。ZrO2燒結(jié)時添加一定量的CaO、MgO就屬這一機(jī)理。約在1200℃，m- ZrO2轉(zhuǎn)變?yōu)閠- ZrO2,并伴有約10%的體積收縮，使制品穩(wěn)定性變壞。引入電價比Zr4+低的Ca2+(或Mg2+)，可形成穩(wěn)定的立方螢石結(jié)構(gòu)的固溶體。這樣，既防止了制品的開裂，又增加了晶體中缺陷濃度，使燒結(jié)加快.
3. 抑制品粒長大，燒結(jié)后期晶粒長大，對促進(jìn)燒結(jié)致密化有重要作用。但若二次再結(jié)晶或間斷性晶粒長大過快，會使晶粒變粗、晶界變寬而出現(xiàn)反致密化現(xiàn)象并影響制品的顯微結(jié)構(gòu)。這時，可通過加入能抑制品粒異常長大的添加劑來促進(jìn)燒結(jié)，在燒結(jié)透明Al2O3 制品時，為抑制二次再結(jié)晶，消除晶界上的氣孔，一般加入MgO或MgF2，高溫下形成鎂鋁尖晶石包裹在Al2O3 晶粒表面，抑制了晶界遷移的速度，并促使氣孔的排出，對促進(jìn)耐火磚坯體的燒結(jié)具有顯著的作用。
4. 形成液相。添加劑在燒結(jié)過程中形成液相。液相形成的原因可能在于兩方面：添加劑本身的熔點(diǎn)較低，添加劑與燒結(jié)物形成多元低共熔物;由于液相的傳質(zhì)阻力小、傳質(zhì)速度快，從而降低了燒結(jié)溫度和提高了坯體的密度。例如在制造95% Al2O3 陶瓷時，一般加入CaO和SiO2,當(dāng)CaO：SiO2=1時，由于生成CaO- Al2O3- SiO2液相，從而使材料在1540℃就能燒結(jié)。應(yīng)該指出的是，能促進(jìn)形成液相的添加劑并非都會促進(jìn)燒結(jié)，如向Al2O3 中加入部分堿金屬氧化物就會嚴(yán)重妨礙其燒結(jié)。另外，形成液要雖然有利于燒結(jié)，但會嚴(yán)重影響材料的高溫性能，故必須統(tǒng)籌考慮。
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