耐火磚的燒結(jié)一個(gè)復(fù)雜的、受多種因素制約的過程。影響燒結(jié)的主要因素包括原料的性質(zhì)、添加劑、燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間、燒成氣氛以及坯體的成型方法和壓力等。

一、原料的影響

原料對(duì)燒結(jié)的影響分為內(nèi)因和外因兩個(gè)方面。內(nèi)因是物料的結(jié)晶化學(xué)特性，外因則主要體現(xiàn)為所用原料的顆粒組成。物料晶體的晶格能是決定物料燒結(jié)和再結(jié)晶難易的重要參數(shù)。晶格能大的晶體，結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，高溫下質(zhì)點(diǎn)的可移動(dòng)性小，燒結(jié)困難。晶體結(jié)構(gòu)類型也是一個(gè)重要影響因素，物料陽離子的極性低，則其形成的化合物的晶體結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，必須在接近熔點(diǎn)的溫度下才有顯著缺陷，故該類化合物質(zhì)點(diǎn)的可移動(dòng)性小，不易燒結(jié)。耐火磚中Al2O3、MgO的晶格能高而極性低，故較難于燒結(jié)。

原始粉末的粒度不同，燒結(jié)機(jī)理有時(shí)也會(huì)發(fā)生改變。例如AIN的燒結(jié)，據(jù)報(bào)道，當(dāng)粒度為0.78～4.4μm時(shí)，粗顆粒按體積擴(kuò)散機(jī)理進(jìn)行燒結(jié)，而細(xì)顆粒則按晶界擴(kuò)散或表面擴(kuò)散機(jī)理進(jìn)行燒結(jié)。

二、添加劑的影響

在固相燒結(jié)時(shí)，少量添加劑(燒結(jié)助劑)可與主晶相形成固溶體促進(jìn)缺陷增加;在液相燒結(jié)時(shí)，添加劑能夠改變液相的性質(zhì)(如粘土、組成等)，因而能起促進(jìn)燒結(jié)的作用。添加劑的作用可能在于以下幾個(gè)方面：

1.形成固溶體。當(dāng)添加物與燒結(jié)物形成固溶體時(shí)，可以增加晶格缺陷，活化晶格，從而促進(jìn)燒結(jié)。一般來說，它們之間形成有限置換固溶體更有助于促進(jìn)燒結(jié)。添加劑離子的電價(jià)、半徑與主晶格離子的電價(jià)，半徑相差越大，晶格畸變程度也越大，促進(jìn)燒結(jié)的作用也越明顯。如Al2O3 燒結(jié)時(shí)，加入3%的Cr2O3形成連續(xù)固溶體可在1860℃燒結(jié)，而加入1%～2%TiO2只需在1600℃左右就能致密化。

2.阻止晶型轉(zhuǎn)變，有些氧化物在燒結(jié)時(shí)發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變并伴有較大的體積效應(yīng)，這就難以實(shí)現(xiàn)燒結(jié)致密化，并容易引起坯體開裂。這時(shí)若能選用適宜的添加劑加以抑制，即可促進(jìn)燒結(jié)。ZrO2燒結(jié)時(shí)添加一定量的CaO、MgO就屬這一機(jī)理。約在1200℃，m- ZrO2轉(zhuǎn)變?yōu)閠- ZrO2,并伴有約10%的體積收縮，使制品穩(wěn)定性變壞。引入電價(jià)比Zr4+低的Ca2+(或Mg2+)，可形成穩(wěn)定的立方螢石結(jié)構(gòu)的固溶體。這樣，既防止了制品的開裂，又增加了晶體中缺陷濃度，使燒結(jié)加快.

三、燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間的影響

燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間是耐火磚燒結(jié)的重要外因。隨著溫度的升高，物料的蒸氣壓增加，擴(kuò)散系數(shù)增大，液相粘度降低，從而促進(jìn)了蒸發(fā)-凝聚，離子和空位的擴(kuò)散，顆粒重排和粘、塑性流動(dòng)等物質(zhì)傳遞過程，故使燒結(jié)速度加快。延長燒結(jié)時(shí)間也可促進(jìn)燒結(jié)的完成，然而在燒結(jié)后期，不合理地延長燒結(jié)時(shí)間，有時(shí)會(huì)加劇二次再結(jié)晶作用，反而得不到充分致密的制品。

耐火制品的燒成高溫度應(yīng)該控制在燒結(jié)溫度的范圍內(nèi)，在此溫度下應(yīng)保持適當(dāng)?shù)臒Y(jié)時(shí)間以使燒結(jié)完成，若繼續(xù)升高溫度會(huì)使坯體變形。

四、氣氛的影響

氣氛直接影響燒成效果和制品質(zhì)量、燒成氣氛一般可分為氧化性氣氛、中性氣氛和還原性氣氛，對(duì)于不同材質(zhì)的壞體應(yīng)選擇不同的氣氛，以保證坯體中物理化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行。燒結(jié)末期，當(dāng)氣孔處于封閉狀態(tài)時(shí)，氣氛(氣孔中氣體的類型)對(duì)燒結(jié)是有影響的。研究Al2O3 的燒結(jié)時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氣體在晶格中的溶解度很小而擴(kuò)散很慢時(shí)，則孤立的氣孔不易從壞體中排出。例如，Al2O3 在氬氣和空氣中的燒結(jié)就是這樣。相反，當(dāng)氣體在晶格中的擴(kuò)散速度足夠快時(shí)，則氣氛對(duì)燒結(jié)末期沒有影響。如果氣氛對(duì)控制結(jié)構(gòu)有一定的作用，則可擴(kuò)散而有利于燒結(jié)的進(jìn)行。

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