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特級耐火材料——氧化鋯磚

　　采用工業(yè)氧化鋯、氧化鋁為原料，通過超細(xì)粉碎，嚴(yán)格控制原料粒度，用常規(guī)工藝，可制得高強度、高韌性的氧化鋯-氧化鋁復(fù)相陶瓷。

　　研究結(jié)果表明：在氧化鋯基體中添加氧化鋁可有效地抑制氧化鋯晶粒生長，有利于使氧化鋯晶粒以亞穩(wěn)四方相存在，從而提高材料的強度和斷裂韌性。氧化鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時，復(fù)相陶瓷的抗彎強度達(dá)到676.7MPa，斷裂韌性達(dá)到10MPa/m2。相變增韌和顆粒彌散增韌作用相互疊加，提高了復(fù)相陶瓷材料的力學(xué)性能。

　　采用熱分解法制備氧化鋁微粉，用化學(xué)共沉淀法制備氧化鋯超細(xì)粉，通過適當(dāng)工藝制備出氧化鋯/氧化鋁復(fù)相陶瓷。認(rèn)為添加氧化鋁可抑制氧化鋯晶粒的長大，提高基體的強度和韌性。當(dāng)氧化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到30%時，在1600℃燒成的昨相陶瓷的抗彎強度為968MPa，斷裂韌性為13.7MPa/cm2。

　　在剛玉質(zhì)耐火材料中加入氧化鋯，制成賜玉-氧化鋯復(fù)合材料，這是相變強化、增韌以及微裂紋增韌理論在耐火材料中應(yīng)用的范例。剛玉-氧化鋯試樣在燒成冷卻時，氧化鋯發(fā)生相變，在材料內(nèi)部形成一定數(shù)量的微裂紋，有利于材料機械強度的提高和韌性的增加。當(dāng)氧化鋯的外加量較少時，材料中的微裂紋數(shù)量不多，對剛玉質(zhì)耐火材料的強度影響不大;當(dāng)外加量太高時(如達(dá)到質(zhì)量分?jǐn)?shù)9%以上)，由于材料中微裂紋數(shù)量較多，導(dǎo)致材料的抗折強度下降。

　　用剛玉、合成莫來石和單斜氧化鋯作原料，配合料用等靜壓成型，在1650～1700℃燒成。試樣的抗折強度隨溫度變化的規(guī)律為：強度先與溫度并增，直至轉(zhuǎn)折溫度后，再隨溫度升高而下降，這是由于不同晶相之間熱膨脹失配以及微裂紋的局部彌合的結(jié)果。轉(zhuǎn)折溫度在800～900℃，由于氧化鋯馬氏體相變，在1000～1200℃都有“谷”的特征，谷底在1100℃。