耐材岩相分析.ppt

材料岩相分析第九章 耐火材料 岩相分析 §9-1 耐火材料显微结构的基本研究内容 圆球状的气孔说明周围介质玻璃化程度高，在高温下有大量液相出现，制品过烧；串珠状的气孔表征附近物相有高温分解产物而形成的连续小气泡，或骨料颗粒预烧不足，或生烧使骨料颗粒与基质未能烧结。 §9-2 硅质耐火材料岩相 图中垂直方向为快速转化，即到了转化温度，整个晶体同时发生骤然转变，且转变是可逆的。这两种转变都有体积变化（表10-2）。二氧化硅变体的实际转化情况见图10-2 。 微细石英岩为原料，在CaO、FeO等矿化熔剂作用下，烧成硅砖中磷石英能发育成很大的矛头双晶 （图2-1-7，图 7-7 ，7- 4），彼此交织成密集的网状。 § 9-3 铝硅质耐火材料岩相 § 9-4 镁质耐火材料岩相 而这种四方晶系的锆石并不纯，它们往往与单斜晶系ZrO2 （斜锆石）的极薄晶片连生在一起，斜锆石在四方锆石晶体中呈片状夹层，在正交偏光镜下从它的斜消光和消光角的数据可以确定（图10-12）。 而斜锆石晶体是二轴晶负光性，其晶体中有时也含有呈平行消光的四方晶系锆石少数夹层（图10-13）。在电熔锆刚玉砖中斜锆石大量存在。 电熔锆刚玉砖常为玻璃斑状结构。较理想的网状结构是由斜锆石或斜锆石刚玉共晶体构成，其中充填了斜锆石微晶、莫来石和玻璃相，并且很少见孤立的斜锆石，玻璃相含量 20 % 且分布均匀。 2. 使用后的情况： 玻璃熔窑池壁上电熔锆刚玉砖，长期受高温的作用和玻璃液的侵蚀，特别是碱性氧化物Na2O的作用，使莫来石分解，砖中玻璃相熔融为玻璃液，其粘度随着玻璃液相中莫来石的分解而降低，斜锆石含量也随之增多。 砖中刚玉和斜锆石共晶体也开始受到侵蚀。随着侵蚀作用的深入进行，窑内玻璃液中碱性氧化物与Al2O3及SiO2作用生成低熔点的霞石和长石类新矿物。 同时砖中刚玉和斜锆石共晶体受到一定程度的熔蚀破坏，使部分斜锆石和刚玉解体，有些串珠状斜锆石也开始分裂和分散。使用后的电熔锆刚玉砖的岩相变化特征，反应了这一侵蚀过程。 工作带的主要矿物为斜锆石、刚玉、刚玉和斜锆石共晶体以及霞石和长石类矿物。偶见β铝氧，原砖中的莫来石已消失，玻璃相少，刚玉和斜锆石共晶体也减少。 熟料颗粒主要由许多细小的莫来石微晶组成（平均粒度2~5μm），只有在电子显微镜下可清晰地看到这种交织成网状的细针状莫来石晶体（图2-2-7），而光学显微镜下看的较为模糊（图2-2-30）。 粘土砖的基质为隐晶质，其中有莫来石、方石英和玻璃相。熟料颗粒与基质的紧密结合会使粘土砖有较好的高温强度和抗渣性。一般熟料占60%以上，且有合理的颗粒级配和适当的成型方法，才能达到较紧密的结合。 粘土砖气孔率一般都较高，且多呈开口气孔。轻质粘土保温砖气孔率高达50% ，普通粘土砖在20%左右，高密度粘度砖可降至8%~12%。 使用后的粘土砖显微结构特点是：玻璃相增多，莫来石针状晶体长大，还可见到较多的圆形闭口气孔，以及在侵蚀的砖体内形成的矿物新相。 二. 高铝砖的显微结构 主要矿物为莫来石和刚玉，另有方石英和玻璃相（图2-2-18） 。熟料颗粒主晶相为刚玉，呈粒状或短柱状，多以聚集状态出现（图10-8）。 熟料次晶相有针状、柱状莫来石和隐晶态硅酸盐相，还有少量组成较为复杂的玻璃相。 有时刚玉与莫来石相分区分布也是熟料显微结构的一个特征（图7-23） ，这可能与水铝石－高岭石型高铝原料的原始结构有关。 高铝砖中基质是莫来石微晶和隐晶质铝硅酸盐相，硅酸盐玻璃相。基质中的莫来石自形程度比较好，晶体互相穿插，累叠构成一种坚固的空间骨架（图2-2-19，图7-25）。 烧结高铝砖中玻璃相的数量、组成和粘度对材料的高温物理性能有很大影响，其中玻璃相的组成是主要因素。 如K2O含量增加，玻璃相粘度降低，材料高温强度和抗蠕变性降低；Fe2O在TiO2存在时可与 Al2O3形成含铁的钛酸铝（图7-24，7-26中白色），从而降低烧结温度，降低制品高温力学性能。 高铝砖在不同的使用条件下，其蚀变差别较大，情况也比较复杂。如玻璃窑蓄热室的蚀变高铝砖变成有长大的刚玉和气孔的显微结构（图7-33）。 水泥回转窑烧成带的蚀变高铝砖，其工作带的熟料颗粒已经完全变成长柱状的六铝酸钙CaO·6Al2O3（CA6）。 其过渡带仍可见高铝熟料的多孔质结构，短柱状刚玉被灰色无定形硅酸盐液相所包围，晶体