含纳米CaCO3的刚玉-尖晶石浇注料显微结构及抗热震性能的研究

doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2025.04.010

耐火材料 ›› 2025, Vol. 59 ›› Issue (4): 330-336.DOI: 10.3969/j.issn.1001-1935.2025.04.010

含纳米CaCO₃的刚玉-尖晶石浇注料显微结构及抗热震性能的研究

谭丹, 王景然, 张锦化, 倪月娥, 韩兵强

武汉科技大学先进耐火材料全国重点实验室湖北武汉 430081

收稿日期:2024-12-18 发布日期:2025-08-18
通讯作者: 王景然,女,1986年生,博士,副教授。E-mail:wangjingran@wust.edu.cn
作者简介:谭丹:女,1999年生,硕士研究生。E-mail:2919265483@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(51802235);湖北省科学技术厅2023年科技人才服务企业项目(2023DJC087);双碳背景下轻质耐火材料多功能化关键技术与应用基础研究(2021CSA075)。

Microstructure and thermal shock resistance of corundum-spinel castables containing nano-CaCO₃

Tan Dan, Wang Jingran, Zhang Jinhua, Ni Yue’e, Han Bingqiang

First author's address:State Key Laboratory of Advanced Refractories,Wuhan University of Science and Technology,Wuhan 430081,Hubei,China

Received:2024-12-18 Published:2025-08-18

摘要/Abstract

摘要： 以烧结刚玉、α-Al₂O₃微粉、90MA尖晶石微粉、铝酸钙水泥、电熔镁砂细粉为原料制备刚玉-尖晶石浇注料,经1 100、1 600 ℃保温3 h热处理。研究了纳米CaCO₃外加量(外加质量分数分别为0、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%)对刚玉-尖晶石浇注料显微结构、力学性能及抗热震性能的影响。结果表明:在保持各组浇注料流动性一致的情况下,随着纳米CaCO₃加入量的增加,浇注料用水量逐渐增加,显气孔率逐渐增大,体积密度逐渐降低。纳米CaCO₃受热分解后与基质中Al₂O₃原位反应生成CA₂和CA₆等铝酸钙相,能够提高浇注料经1 100 ℃热处理后的常温抗折强度和耐压强度,但经1 600 ℃热处理后的常温抗折和耐压强度逐渐降低。添加纳米CaCO₃能够改善浇注料的抗热震性能,纳米CaCO₃最佳外加量(w)为1.5%。

关键词: 纳米CaCO₃, 刚玉-尖晶石浇注料, 抗热震性能, 六铝酸钙

Abstract: Corundum-spinel castables were prepared using sintered corundum,α-Al₂O₃ micropowder,90MA spinel micropowder,calcium aluminate cement,and fine fused magnesia powder as raw materials,then heat-treated at 1 100 and 1 600 ℃ for 3 h.The effects of nano-CaCO₃ extra-additions (0,0.5%,1.0%,1.5%,and 2.0%,by mass,respectively) on the microstructure,mechanical properties,and thermal shock resistance of the corundum-spinel castables were investigated.The results show that under the condition of maintaining the consistent flowability among all groups of castables,with the nano-CaCO₃ extra-addition increasing,the water consumption of castables gradually increases,the apparent porosity gradually rises,and the bulk density gradually decreases.After thermal decomposition,nano-CaCO₃ in situ reacts with Al₂O₃ in the matrix to form calcium aluminate phases such as CA₂ and CA₆,which can improve the cold modulus of rupture (CMOR) and the cold crushing strength (CCS) of the castables after heat treatment at 1 100 ℃,but the CMOR and the CCS of the castables after heat treatment at 1 600 ℃ gradually decrease.Nano-CaCO₃ can improve the thermal shock resistance of the castables,and the optimal nano-CaCO₃ extra-addition is 1.5%.

Key words: nano-CaCO₃, corundum-spinel castables, thermal shock resistance, calcium hexaluminate

中图分类号:

TQ175

谭丹, 王景然, 张锦化, 倪月娥, 韩兵强. 含纳米CaCO₃的刚玉-尖晶石浇注料显微结构及抗热震性能的研究[J]. 耐火材料, 2025, 59(4): 330-336.

Tan Dan, Wang Jingran, Zhang Jinhua, Ni Yue’e, Han Bingqiang. Microstructure and thermal shock resistance of corundum-spinel castables containing nano-CaCO₃[J]. Refractories, 2025, 59(4): 330-336.

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含纳米CaCO₃的刚玉-尖晶石浇注料显微结构及抗热震性能的研究

Microstructure and thermal shock resistance of corundum-spinel castables containing nano-CaCO₃

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