高溫推板磚在使用過程中，既要承受坯體和匣缽的壓力、移進時的巨大推動以及與軌道之間的磨檫阻力，還要承受幾十次甚至上百次的冷熱循環(huán)，因此，推板材料不僅要有很好的常溫、高溫強度和耐磨性能，還應(yīng)具有優(yōu)異的抗熱震性能。目前國外常用的高溫推板材料主要有SiC、剛玉-莫來石制品等，其中SiC制品在高溫下易被氧化，其應(yīng)用受到限制。莫來石和剛玉作為高溫材料具有較多優(yōu)點，如荷重軟化溫度高，抗蠕變性能好，但純剛玉制品因熱膨脹系數(shù)較大，其抗熱震性能不太理想。而純莫來石制品熱膨脹系數(shù)較小，熱震穩(wěn)定性較好，但多年的生產(chǎn)實踐表明，國產(chǎn)純莫來石推板制品的使用壽命與國外高溫推板制品相比，差距仍很大，原因主要是熱震穩(wěn)定性不夠。通過對國外同類產(chǎn)品物相組成和顯微結(jié)構(gòu)的分析表明，國外具有優(yōu)異抗熱震穩(wěn)定性的推板產(chǎn)品普遍采用的是剛玉—莫來石質(zhì)制品，其使用壽命多達100次以上。國內(nèi)推板產(chǎn)品在常溫和高溫力學(xué)性能等當面已能滿足使用要求，但抗熱震穩(wěn)定能仍存在較大問題，為此著重研究推板骨料的組成與配比對抗熱震穩(wěn)定性的影響，以改善國產(chǎn)高溫推板制品的抗熱震穩(wěn)定性。

一 ：實驗

1.1 配方設(shè)計：我公司鄭州駒達耐火材料有限公司m.fangca.cn對國內(nèi)外產(chǎn)品的物相組成和顯微結(jié)構(gòu)分析表明：具有優(yōu)異抗熱震性的高溫推板制品基質(zhì)部分應(yīng)由莫來石和剛玉相復(fù)合而成。通過對莫來石一剛玉系燒結(jié)材料的高溫力學(xué)性能研究表明，莫來石/剛玉質(zhì)量比分別為25:75和75:25時的復(fù)合材料高溫力學(xué)性能均優(yōu)于純莫來石或剛玉材料，其中莫來石與剛玉比例為75:25時的配料點恰好位于SiO2—AL2O3相圖中1840℃出現(xiàn)低共熔的配料組成點附近。若考慮材料抗熱震性，則莫來石與剛玉比為75:25時應(yīng)較好，其原因：（1）莫來石熱膨脹系數(shù)小于剛玉相，而復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)肯定是前者大于后者：（2）莫來石與剛玉之間熱膨脹系數(shù)的不同在符合材料內(nèi)部形成熱膨脹失配，形成微裂紋，提高材料斷裂吸收功，可提高材料抗熱震性（3）一般認為，在低共熔點附近的配料組成可能會影響到材料的抗蠕變性能，但根據(jù)數(shù)據(jù)表明，此配料點的壓蠕變速率卻是最小的。因此，試驗中將基質(zhì)的物相組成定為莫來石/剛玉比為75:25左右，結(jié)合劑配方為：AL2O3 細粉20%~26%，蘇州泥4%~7%，硅線石 5%~8% ，結(jié)合劑用量為 36% 。最終配料組成點：AL2O3約79%~81%，SiO2 約 19%~21%。由于骨料的品種和規(guī)格對產(chǎn)品的熱膨脹系數(shù)和熱膨脹失配有較大影響，從而影響制品抗熱震穩(wěn)定性，因此主要考察在結(jié)合劑配方一定的情況下，骨料品種及規(guī)格對高溫推板熱震穩(wěn)定性的影響。骨料的配方見表1.

1.2生產(chǎn)工藝：根據(jù)實際生產(chǎn)條件，確定生產(chǎn)工藝如下：結(jié)合劑用球磨機進行混料，混料時間為12h以上。將不同規(guī)格的骨料混合均勻后加適量水和糊精攪拌，再加結(jié)合劑攪拌均勻后出料，困料3d后采用200t壓力機成型，成型試樣尺寸為40mmX115mm230mm。試樣經(jīng)干燥數(shù)天后在倒焰窯中經(jīng)1710℃左右保溫若干小時后燒成。

1.3結(jié)果與分析：標準磚的物理力學(xué)性能見表2.由表2可見，其它條件相同時，骨料配方對標準磚的熱震穩(wěn)定性影響較大。隨骨料中剛玉顆粒含量增加，標準磚熱膨脹系數(shù)逐漸增大。根據(jù)Kingery的抗熱震斷裂理論，各式樣的抗熱震性隨熱膨脹系數(shù)的增大而逐漸變差，但實驗結(jié)果表明，熱膨脹系數(shù)最小的NO.1 試樣熱震穩(wěn)定性卻較差，而NO.2~NO.5試樣的熱震穩(wěn)定性表現(xiàn)出較好的規(guī)律性，即隨熱膨脹系數(shù)的增大而逐漸變差，可見，材料的熱膨脹系數(shù)雖對材料的熱震穩(wěn)定性有較大影響，但并非唯一影響因素，還與材料中是否存在熱膨脹失配等耗能機制有關(guān)。NO.2試樣由于莫來石、剛玉顆粒與莫來石—剛玉復(fù)合機制之間存在熱膨脹失配，產(chǎn)生細微裂紋，在受到熱震應(yīng)力作用時，微細裂紋擴展，同時骨料發(fā)生穿晶斷裂，消耗大量能量，抑制了主裂紋的擴展，可防止推板制品過早產(chǎn)生熱震破壞，其熱震次數(shù)達17次時仍未產(chǎn)生斷裂，僅出現(xiàn)可見裂紋，可見其抗熱震性能較優(yōu)。此外，剛玉顆粒的大小對材料熱膨脹系數(shù)也有影響，顆粒含量相同時，顆粒越大，其熱膨脹系數(shù)越大，如NO.2和NO.3試樣，其抗熱震性也受到影響，NO.3試樣的抗熱震性比NO.2試樣略差。

表2結(jié)果表明，當結(jié)合劑為莫來石—剛玉復(fù)合相時，全部用剛玉骨料的標準磚不全部用莫來石的試樣抗熱震性差，全部用剛玉骨料的NO.5試樣在1100℃至水冷條件下熱震2次即出現(xiàn)明顯裂紋。從熱膨脹系數(shù)對材料抗熱震性的影響角度考慮，這是顯而易見的。但某日本產(chǎn)品試樣的骨料全部采用剛玉骨料，其抗熱震性卻非常好，其原因可能有兩方面：一方面是骨料與結(jié)合劑比例的不同導(dǎo)致其熱震穩(wěn)定性的差異：另一方面可能是生產(chǎn)工藝不同所導(dǎo)致的這兩方面尚待進一步研究。

一般，高溫推板的常溫耐壓強度要求在60MPa以上，顯氣孔率在20%左右，而本研究所得標準磚試樣常溫耐壓強度在100MPa，顯氣孔率在15%左右。根據(jù)抗熱震損傷理論，氣孔率較大對耐火材料抗熱震穩(wěn)定性有利，因此，若在生產(chǎn)中控制NO.2 ，NO.3推板試樣的顯氣孔率增大至20%左右，則推板材料抗熱震性還可進一步改善。

二  結(jié)論

（1）材料熱膨脹系數(shù)對材料的抗熱震穩(wěn)定性有較大影響，若存在熱膨脹失配耗能機制，則顯微裂紋的產(chǎn)生將顯著改善推板的抗熱震穩(wěn)定性。

（2）結(jié)合相組成中莫來石-剛玉的質(zhì)量比為75:25左右，骨料由75%~0~3mm莫來石與25%的0~1mm剛玉顆粒復(fù)合而制得的標準磚，具有很好的熱震穩(wěn)定性，其康熱震次數(shù)（1100℃~水冷）達17次仍未斷裂。