剛玉和碳化硅因高溫性能優(yōu)異，而成為耐火澆注料的優(yōu)質(zhì)原料。但由于剛玉和碳化硅燒結(jié)性能差，采用普通結(jié)合劑會使產(chǎn)品的高溫性能降低。如采用鋁酸鈣水泥作為結(jié)合劑時，低溫結(jié)合強度較好，但中溫強度差，同時由于引入一定量的CaO，會形成降低澆注料使用性能的鈣長石（CaO·Al2O3·2SiO2）或鈣鋁黃長石（2CaO·Al2O3·SiO2）。因此，目前常采用添加氧化硅微粉代替水泥作結(jié)合劑生產(chǎn)低水泥、超低水泥以至無水泥澆注料。本研究采用氧化硅微粉和氧化鋁（α-Al2O3）微粉以及莫來石粉作為結(jié)合基質(zhì)，進(jìn)行莫來石結(jié)合剛玉-碳化硅無水泥澆注料的組成與性能的研究，旨在改善澆注料的燒結(jié)性能，提高澆注料的高溫力學(xué)性能和熱震穩(wěn)定性。
1 試驗與結(jié)果
1.1 試驗用原料
試驗所用的合成莫來石、剛玉、氧化硅微粉和碳化硅的化學(xué)組成列于表1。
1.2 試驗方案
為了使剛玉-碳化硅質(zhì)澆注料具有良好的高溫力學(xué)性能、體積穩(wěn)定性和熱震穩(wěn)定性，組成和配比的設(shè)計以下幾方面加以考慮：
表1 原料的化學(xué)組成/%
（1）合理的顆粒級配配比獲得良好的作業(yè)性和高致密度；
（2）在基質(zhì)中反應(yīng)生成的新結(jié)合相為莫來石高溫相，提高澆注料的高溫強度；
（3）在加熱過程中逐漸形成良好的組織結(jié)構(gòu)，保持體積穩(wěn)定性和較好的抗熱震性。
Uf-SiO2和活性氧化鋁微粉合理配合使用，在基質(zhì)中能形成莫來石結(jié)合相。該結(jié)合相呈網(wǎng)狀分布，能夠改善澆注料的中高溫強度。基質(zhì)中網(wǎng)狀莫來石結(jié)合相的形成能極大地提高試樣的熱態(tài)強度。一般當(dāng)氧化鋁微粉和氧化硅微粉的質(zhì)量比為2.55左右時，有利于形成莫來石。本實驗所用的氧化鋁微粉和氧化硅微粉之比接近上述比例，實際比例為2.33。
試驗中剛玉骨料為連續(xù)級配，碳化硅為＜2mm的細(xì)骨料，粉料是由氧化鋁、莫來石、氧化硅微粉組成。氧化硅微粉為煙塵粉，粒度＜1um，莫來石微粉＜5um，氧化鋁為＜44um和＜5um的粉料。在骨料中，碳化硅的加入量固定為10%，配料中骨料與粉料之比為65:35。而粉料中氧化鋁微粉與氧化硅微粉之比為2.33，由氧化鋁與氧化硅組成的混合料與合成莫來石料之比分別為25:15（A），20:15（B），15:10（C），20:25（D）。其配見表2。
表2 試驗用澆注料配料組成/
試驗結(jié)果
四種不同配比的澆注料物理性能列于表3。
表3 澆注料物理性能
從表2和表3可以明顯看出：隨著超細(xì)混合粉比例的提高，從試樣A到D，其體積密度、熱處理后常溫抗折強度和常溫耐壓強度以及高溫抗折強度均隨之提高。而熱震穩(wěn)定性變化規(guī)律有所不同，A、B和D試樣經(jīng)熱震后的殘余強度保持率分別為49%、44%和45%，相差不大，C試樣殘余強度保持率較高，為63%。
