α-Al2O3微粉和水泥对刚玉质自流浇注料性能的影响

摘要　研究了α-Al₂O₃微粉和纯铝酸钙水泥的加入量对刚玉质自流浇注料性能的影响。结果表明：α-Al₂O₃微粉和水泥的加入量分别为6%和4%（质量分数，下同）时，基质料泥浆具有较低的粘度，可获得低加水量（4.5%）、高流动度（105%）、性能良好的刚玉质自流浇注料。

关键词：α-Al₂O₃微粉，纯铝酸钙水泥，自流浇注料，刚玉，流动性，物理性能

　　目前，刚玉质自流浇注料大多含有硅微粉，影响浇注料的高温性能，研制了不少加硅微粉的刚玉质自流浇注料。本工作研究了加入α-Al₂O₃微粉和纯铝酸钙水泥对刚玉质自流浇注料性能的影响。

1、实验

　　主要原料及其化学组成见表1。利用激光粒度分析仪测定的粒度分布结果如下：α-Al₂O₃微粉的粒径大多分布在0.3-0.5μm和1.0-1.5μm两个区段，接近于双峰分布，且大部分在5.0μm以内；板状刚玉粉的最大粒径约35μm，粒径为5-10μm的约占22%，粒度在5-35μm的分布比较均匀。

                   表1  原料的化学组成（w）                     %

　　骨料的临界粒度为5mm，骨料与细粉的质量比为65:35，细粉由板状刚玉细粉（＜35μm）、α-Al₂O₃微粉（＜5μm）、水泥及外加剂组成。将制好的浇注料倒入40mm*40mm*160mm的模中，让其自流成型，养护24h后脱模，经110℃24h烘干，1550℃3h烧成后，分别进行性能测试。采用截头圆锥法测定浇注料的流动度，流动度=（扩散后的直径-100）/100*100%。

2、结果与分析

2.1　基质料泥浆的粘度

　　按基质料配方将α-Al₂O₃微粉、板状刚玉细粉、水泥水与外加剂（含分散剂）混合，加入清洁的自来水制成泥浆。泥浆的固相体积分数控制在60%-70%，使用粘度计测定其绝对粘度。

2.2　浇注料的流动性

　　利用Andreassen公式确定自流浇注料粒度的粗端q值0.32，细端q值为0.23，在加水量为4.5%时，研究了α-Al₂O₃微粉和水泥加入量对浇注料流动性的影响。

2.3　α-Al₂O₃微粉加入量对浇注料物理性能的影响

　　确定水泥加入量为4%，进一步研究了α-Al₂O₃微粉加入量对浇注料性能的影响，结果见表2。可见，随着α-Al₂O₃微粉加入量的增加，浇注料的洪干强度和烧后强度基本呈上升趋势，线收缩率也增大，体积密度增加，显气孔率降低。这是由于随微粉量的增加，浇注料的孔隙被越来越多的微粉填充，致密度增加，常温下表现出机械强度的增加；另一方面，大量的微粉及其所带人的R₂O使浇注料在高温下形成较多的液相，促进了浇注料的烧结。综合考虑后认为，烧注料中α-Al₂O₃微粉的加入量以6%为宜。

表2  α-Al₂O₃微粉加入量对浇注料物理性能的影响

2.4　自流浇注料的物理性能

　　按加水量4.5%，α-Al₂O₃微粉和水泥加入量分别人6%和4%配制的自流浇注产的流动度为105%，高温抗折强度为10.5MPa（1400℃），其他物理性能见表3。可见，该自流浇注料的高温抗折强度较高，线变化率低，因而能够在较为苛刻的高温环境下作用。

表3  自流浇注料的物理性能

3、结论

　　α-Al₂O₃微粉和纯铝酸钙水泥的加入量分别为6%和4%时，自流浇注料的加入量低（4.5%），流动性好（流动度105%），且常温和高温力学性能亦好。