文档介绍：再结合铬铝砖的显微结构
高振昕
中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司河南洛阳 471039
摘要采用场发射扫描电镜、能谱仪和 X 射线衍射仪研究了一种以电熔氧化铬为原料,磷酸二氢铝为结合剂
的电熔再结合型铬铝砖的显微结构。结果表明: 在电熔氧化铬粗颗粒的晶体表面附生一些圆形微细的金属铬, 其粒径大多小于 5 μm,在制砖烧成过程中无变化; 电熔氧化铬细颗粒与添加的氧化铝微粉形成( Cr,Al) 2 O3 固溶体,促进粒间结合; 结合剂磷酸二氢铝在烧结过程分解为磷酸铝 AlPO4 ,在基质中形成了团聚状结晶。
关键词再结合铬铝砖,显微结构,电熔氧化铬,( Cr,Al) 2 O3 固溶体,磷酸铝
早在上世纪 70 年代,国外就有多种牌号的氧化
笔者采用场发射扫描电镜( FESEM) 、能谱仪( EDS)
和 X 射线衍射仪( XRD) 对一种国产再结合型铬铝制品的显微结构进行了剖析,权作显微结构研究方法之
铬制品[1]。数十年的研究与实践表明,铬铝砖( Cr O
2 3
-Al2 O3 砖) 的抗侵蚀性强,可提高煤气炉的使用寿
命[2 - 9]。Harbison- Walker 耐火材料公司开发的改良型铬砖 AUREXTM95P,是曾于 2003 年注册的专利产品( 美国专利 No. 6,815,386) 的变异牌号,据其介绍, 磷酸盐结合制品可使渣化煤气发生炉炉衬寿命提高
50%[10 - 11]。《Harbison - Walker 耐火材料实用手册》也指出有一种牌号的 Cr2 O3 - Al2 O3 制品是以电熔氧化铬作骨粒的。
生产铬铝砖的主原料α-Cr2 O3 颗粒可以是烧结料,也可以是电熔料。前者为全烧结工艺,比较复杂, 关键技术是造粒( 因难于获得高致密度的骨料) ; 而电熔法容易获得高致密度的颗粒。法国 Savoie 耐火材料公司具备成熟的烧结型铬铝制品的生产技术,从其产品介绍资料中可以探知其主要工艺要点。笔者曾研究过该公司 Zirchrom-90 牌号砖在使用前后的显微
讨论对象,以共勉提高显微结构分析水平。
试验
样品
所用样品有: 1 ) 电熔α-Cr2 O3 料,它是由纯度
> 99% 的化工原料级铬绿熔融制得的,俗称铬
1
1. 1
( w)
砂; 2) 中钢洛耐院产再结合型铬铝砖,它是以≤3 mm
的电熔α-Cr O3 为骨料添加适量氧化铝和
,
m-ZrO
2
2
微粉,以磷酸二氢铝作结合剂,经高温烧成而得的,其
理化性能指标见文献[16]。
1. 2 研究方法及仪器
再结合型铬铝制品与烧结型制品显微结构的原则性区别是电熔料与烧结料显微结构差异。显微结构的 2D 图像宜于表现包裹物、固溶- 脱溶和边界效应等现象; 3D 形貌宜于表征晶体生长-附生等表面现象、纳米颗粒和纤维结构。因此,对未知结构特征的样品,都需研究光片和断口两种样品,以获取其全部的显微结构信息。
在本研究中,制作光片的样块经高温浸透环氧树脂、切割、研磨后,经< 1 μm 粒级金刚石研磨膏抛光; 断口样品经超声波清洗,除掉可能存在的静电吸附微粒。采用的仪器为 FEI 生产的 NOVA - NANOSEM -
结构演变[12],发现该产品是以烧结α-Cr O 作主原料
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颗粒,添加少量氧化