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    抗剝落高鋁磚中ZrO2的真實作用

    編輯:高鋁磚?? 分類:行業動態?? 發布:2020-10-28 11:01?? 瀏覽:
    摘要: 在高鋁磚生產中添加一定量的ZrSiO4成分可提高材料的整體抗熱震性能,即就是我們所談及的抗剝落性能,高鋁磚在使用過程中會受到窯爐的啟停及正常生產后的溫度變化,這樣勢必對高

      在高鋁磚生產中添加一定量的ZrSiO4成分可提高材料的整體抗熱震性能,即就是我們所談及的抗剝落性能,高鋁磚在使用過程中會受到窯爐的啟停及正常生產后的溫度變化,這樣勢必對高鋁磚造成一定的冷壓沖擊使得高鋁磚表面產生裂紋最終脫層剝落。所以在后來的生產技術中添加一定量的,可以增強增韌的原料ZrSiO4來提高高鋁磚的抗剝落性能。

      ZrO2斜鋯石具有三種晶型:單斜型(m-Zr02),四方型(t-Zr02)和立方型(c-ZrO2)。這三種晶型之間的相轉變關系如下:

      

     

      m-Zr02和t-Zr02之間的晶型轉變屬于位移性轉變,具有馬氏體相變特征,伴隨的體積效應較大(約5%).且呈反?,F象。即加熱時(m→t)產生體積收縮,冷卻時(t→m)產生體積膨脹。

      鋯英石ZrSiO4改善高鋁磚制品抗熱震性的原因,在于高溫下基質中發生了下列反應,生成t-ZrO2(四方Zr02),四方Zr02進而在制品冷卻過程中發生向m-Zr02(單斜Zr02)的轉變,它對改善制品的抗熱震性起著重要作用:

      

     

      具體而言,就是鋯英石材料抗熱震性的改善源于t-ZrO2向m-Zr02的相變。ZrO2相變增韌的機制則包括兩個方面:一是相變本身減弱了主裂紋尖端附件的應力場,從而使裂紋擴展中止,即當在母相基質中引入介穩定的四方ZrO2后,當溫度降低到四方ZrO2的確相變溫度以下時,按理即應產生轉化為單斜ZrO2的相變并伴隨一個相變自由能△G相變 然而,由于四方ZrO2是包埋在母相基質中的,相變時的體積膨脹會導致母相基體反過來對它產生一個壓應力,形成一個阻止相變的彈性應變能,其值等于1/2Eε(E為彈性模量,ε為伴隨相變的應變值)。當1/2Eε2 >△G相變 時,則相變就不能發生。當基體承受一張力時,在基體原有裂紋尖端附近必然是一個集中的張應力區,致使主裂紋尖端附近的四方相所承受的壓應力得以減弱甚至消失,因而即轉化為單斜相。這樣,相變就得以發生,其結果就使得主裂紋尖端附近的應力場減弱,從而使主裂紋擴展中止,或需要外界施自哽太的張力才能使裂紋延伸,這就提高了材料的斷裂韌性。

      ZrSiO4改善高鋁磚制品的機理在于高溫下分解形成了一定量的t-ZrO2,t-ZrO2繼而在應力誘變下發生相m-Zr02的轉變。而該相本身以及因該相變而產生的裂紋,一方面因產生新的裂紋表面而吸收能量,另一方面相變粒子產生的體積膨脹也將對主裂紋產生壓應力,阻礙擴展。所以能夠提高高鋁磚的抗剝落性。


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