[01821244]矾土基电熔刚玉制造工艺及制品研究

矾土基电熔刚玉是“八五”期间开发出的具有中国特色的新材料，其中Al2O3可达98.5%以上.但少量的杂质存在仍对其性能及使用带来较大的影响。如在浇注料中使用及氧化气氛下烧成或使用时,常了现制品开裂现象。“九五”攻关研究的任务及考核目标是研究矾土基电熔刚玉的显微结构，杂质的组成、赋存形式及导致产品开裂的主要原因等，在该基础上研究出解决上述问题的方法，并开发出2-3个产品中国有丰富的稀土资源。该研究的任务是将稀土元素引入到Al2O3材料中来改善其烧结性能，提高材料的使用性能。稀土刚玉达到的技术指标如下：Al2O3(wt%)：≥99；真密度(g/cm3)：≥3.9；体积密度(g/cm3)：≥3.75。采用X射线衍射、电镜、能谱、波谱、差热一失重、气相色谱、正电子湮没寿命谱等技术研究了矾土基电熔刚玉的显微结构、杂质的组成及赋存形式。结果发现在矾土基电熔刚玉中主要存在的杂质胡TiO2-TiN、AlON、Al2OC、CaO.Al2O3.2SiO2.及CaO.6Al2O3等物质。前三者是Al2O3与SiO2反应而成。此外，还存在少量的玻璃相。这些杂质的存在量小，但仍影响其使用。主要表现为易水化及氧化在浇注料中使用及在氧化气氛下烧结或使用时会因水化或氧化产生较大的体积膨胀而导致产品开裂。该研究在熔融工艺及产品的后处理及使用条件等方面开展攻关。通过改善熔制工艺，降低杂质被碳、氮化的量，通过后处理工艺让已形成的杂质先水化或氧化而除去其有害影响。研究中还发现在还原气氛及含碳材料中它不仅不会被氧化产生有害影响，还在一定程度上有利于材料的抗氧化性。在研究工作的基础上，开发出部分或合部使用该材料的Al2O3-C、Al2O3-SiC-C及Al2O3-MgO系三种材料。使它们的成本有较大程度的下降。通过Al2O3原料中加入适量的复合稀土氧化物(Y2O+La2O3)、Y2O3、MgO及AlF等，在回转窑及隧道窑中烧成可降低烧结温度或提高体积密度。在达到相同烧结体积密度的情况下，加入少量稀土氧化物的刚玉比未加的可降低烧结温度约100℃。产品性能指标达到或超过美国铝业公司产品的水平。同时，此材料还有良好的使用效果，经多家厂在滑板、Al2O3-MgO浇注料、刚玉-莫来石浇注料中使用，全部或部分取代进口，取得良好的效果。新工艺与处理方式已在郑州磨料磨具厂等单位应用并生产出千余吨产品，部分出口国外。不同品位的矾土基电熔刚玉产品的应用技术已在 Al2O3-C、Al2O3-SiCEY Al2O3-MgO多材料中得到应用，使原料成本降氏1/5到1/2，取得较大的经济效益。称土刚玉已在裕明耐火材料有限公司、晶辉特种耐火材料厂、华银集团公司及军华特种耐火材料有限公司生产。已生产了近千吨产品供数家耐火材料公司在铝碳滑板、钢包浇注料、高炉铁沟料及氧化铝沸腾焙烧炉浇注料等材料中应用，取得了良好的经济与社会效益。