MgO改性铝矾土的机理分析

　　随着MgO加入量的增加，MgO对铝矾土性能的影响可以分为二个阶段：

　　①镁铝尖晶石取代刚玉和莫来石阶段(一级铝巩土，MgO<16;二级铝矾土，MgO<4%。处于 Al2O3- SiO2-MgO三元相图的Al2O3-A3S2-MA相区)。主晶相为高熔点的刚玉莫来石和尖晶石，玻璃相较少。随着MgO含量的提高，刚玉和莫来石减少，尖晶石增多，如图1所示。在该阶段，1100〜1200℃以上的铝矾土熟料弹性模量和抗折显著下降，如图2所示。对一级铝矾土这是由于刚玉颗粒的直接结合被尖晶石直接结合所取代，结合程度降低，玻璃相含量及其中的杂质含量增加，玻璃薄膜较厚;对二级铝矾土除玻璃相含量增加的因素外，还因为莫来石连续网络结构遭到干扰破坏。推荐阅读》》》二级高铝砖

　　MgO含量与铝矾土相组成之关系

　　图1 MgO含量与铝矾土相组成之关系

　　MgO加入量对弹性模量的影响

　　图2 MgO加入量对弹性模量的影响

　　②假蓝宝石和堇育石形成、增长阶段(一级铝矾土MgO14%〜35%;二级铝矾土4%〜40%)。该阶段高熔点结晶相明显减少，刚玉全部消失，莫来石和尖晶石含量下降较多，在较低温度下熔融分解的物相假蓝宝石和堇青石都相继形成并增长较快，同时玻璃相也增多。莫来石和尖晶石晶体之间基本没有直接结合，它们都被低熔物相所包裹。 此时高温力学性能进一步恶化。

　　③主晶相为尖晶石和镁橄榄石阶段(一级铝矾土MgO>3.5%;二级铝矾土MgO>40%)。组成处于MA-M2S-MgO相区。 相组成几乎全是高熔点的物相，如尖晶石、镁橄榄石和方镁石，只有极微量的玻璃相，主晶体之间的直接结合率较高。其弹性模量和抗蠕变能力迅速改善。

　　值得注意的是，加入MgO后烧结温度从1600〜1700℃降至1320〜1460℃，一级铝矾土加入到40%时， 烧结温度又急剧提高到1700℃。

　　MgO对铝矾土煅烧的作用为:

　　1、与Al2O3 反应生成尖晶石，并阻碍二次莫来 石化：

　　2、分解原生莫来石，在液相作用下形成假蓝宝石和堇青石;

　　3、部分进入玻璃相，使玻璃组成中MgO含量增加，粘度降低。

　　在实践中，为了提高耐火原料的高温性能，铝矾土中加入MgO量不应低于30%，镁铝尖晶石应占绝大部分，即形成铝矾土基尖晶石类原料。

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