鉻剛玉澆注料AL2O3-Cr2O3因具有耐火度高、強(qiáng)度高、硬度大，以及抗熔鹽和熔渣侵蝕性能優(yōu)異等特點(diǎn)而廣泛服役于環(huán)境比較苛刻的高溫領(lǐng)域，包括有色冶金窯爐、玻璃窯爐、炭黑反應(yīng)爐、水煤漿氣化爐和垃圾焚燒爐等。尤其是隨著工業(yè)的發(fā)展，危險(xiǎn)廢棄物的數(shù)量和種類不斷增多，對(duì)人類健康，環(huán)境保護(hù)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展都有很大的危害。由于危險(xiǎn)廢棄物焚燒處理?xiàng)l件苛刻，侵蝕性強(qiáng)，AL2O3-Cr2O3質(zhì)耐火材料作為危廢焚燒爐爐襯則由很大的應(yīng)用前景。
由于AL3+和Cr3+的離子半徑相近，且AL2O3和Cr2O3具有相同的晶體結(jié)構(gòu)，高溫下兩者可在整個(gè)組分范圍內(nèi)形成無限固溶體，所以在AL2O3-Cr2O3質(zhì)耐火澆注料中，Cr2O3大多以預(yù)合成（AL1-XCrx）2O3固溶體的形式引入其中。在（AL1-XCrx）2O3固溶體中隨Cr2O3固溶量的增加，固溶體的晶格常數(shù)發(fā)生改變，會(huì)影響到固溶體的結(jié)構(gòu)和性能，進(jìn)而也會(huì)影響到鉻剛玉澆注料的性能。隨著Cr2O3含量的增加，（AL1-XCrx）2O3固溶體的晶格常數(shù)呈線性減小，線性膨脹系數(shù)也減小。隨著Cr2O3固溶量的增加，（AL1-XCrx）2O3固溶體晶粒尺寸變大AL3+和Cr3+的離子半徑失配而以引起局部壓應(yīng)力使強(qiáng)度提高。
以電熔鉻剛玉（1~3mm、≤1mm、≤0.074mm）、白剛玉（1~3mm、≤1mm、≤0.074mm）、Cr2O3微粉和煅燒α-AL2O3微粉等為主要原料，以磷酸鹽為結(jié)合劑，實(shí)驗(yàn)可以看出，隨著Cr2O3微粉加入量的增加，試樣的燒后線膨脹率和顯氣孔率均呈先低后略升高的趨勢(shì)，且均在Cr2O3微粉加入量15%時(shí)達(dá)到最小值。這是由于在AL2O3-Cr2O3體系中，Cr3+的擴(kuò)散系數(shù)隨著Cr2O3含量的增加呈指數(shù)增加，所以Cr2O3微粉加入量的增加促進(jìn)了Cr2O3與AL2O3高溫下的固溶反應(yīng)，原位生成的（AL1-XCrx）2O3固溶體增加了晶格缺陷，活化了晶格，從而促進(jìn)燒結(jié)，造成燒后線膨脹率和顯氣孔率降低，當(dāng)Cr2O3微粉加入量為20%時(shí)，高溫下?lián)]發(fā)現(xiàn)象明顯，造成燒后線膨脹率和顯氣孔率略微升高。隨著Cr2O3微粉加入量的增加，試樣的體積密度先升高后略微降低。這是因?yàn)椋阂环?/font>,Cr2O3體積密度為5.21g/cm3，高于取代的鉻剛玉的體積密度；另一方面，試樣的顯氣孔率隨著Cr2O3微粉加入量（≤15%）的增加而降低，則試樣的體積密度升高，而當(dāng)Cr2O3微粉加入量為20%時(shí)，顯氣孔率升高，造成體積密度略微降低，當(dāng)Cr2O3微粉加入量為15%時(shí)兩者達(dá)到最大值，分貝為40.1MPa和193.4MPa。這表明適量Cr2O3微粉的加入，促使試樣內(nèi)部原位形成（AL1-XCrx）2O3固溶體，使內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)合更加緊密，提高了試樣強(qiáng)度。而Cr2O3微粉的加入量為20%時(shí)，顯氣孔率略有增加，從而引起試樣強(qiáng)度下降。
