剛玉(yu)(yu)質耐火材(cai)料具有較高(gao)的(de)強度和優良的(de)高(gao)溫性能(neng)。因而被廣(guang)泛應用于(yu)冶金(jin)、建材(cai)以及(ji)石油化工等諸多行業。為了進一步改(gai)善剛玉(yu)(yu)質耐火材(cai)料的(de)高(gao)溫性能(neng)，提高(gao)其(qi)使用壽命，通過向(xiang)剛玉(yu)(yu)中(zhong)(zhong)加(jia)入不同添加(jia)劑的(de)方法開發了各種復合材(cai)料。例如(ru)在剛玉(yu)(yu)中(zhong)(zhong)加(jia)入莫(mo)來(lai)石，利(li)用莫(mo)來(lai)石的(de)低膨脹(zhang)(zhang)性以及(ji)莫(mo)來(lai)石和剛玉(yu)(yu)熱膨脹(zhang)(zhang)系(xi)數間(jian)的(de)差異，改(gai)善其(qi)抗熱震性能(neng)。

鉻(ge)(ge)是一(yi)種具有延展性(xing)、耐腐蝕和抗(kang)氧化(hua)的金(jin)屬(shu)(shu)。因此，向剛玉中添加金(jin)屬(shu)(shu)鉻(ge)(ge)，利用其“塑性成(cheng)型”特性，獲得高(gao)致密度的(de)成(cheng)型坯體，有(you)利(li)于促進材料(liao)的(de)致密化燒(shao)結，另(ling)外，在加熱或使用過程中還可有(you)效提(ti)高(gao)材料(liao)的(de)抗熱震性能。另(ling)外，在加熱或使用過程中，部分金屬鉻氧化與AL2O3形成連續固溶體，可以進一步提高材料(liao)的(de)強度和抗渣侵蝕性(xing)能。因此通過添加金屬鉻(ge)粉，有(you)望改(gai)善剛(gang)玉質材料(liao)的(de)綜合性(xing)能，進而(er)提高其(qi)使用壽命。

1、金(jin)屬鉻添加量對(dui)試(shi)樣(yang)抗熱震性能的(de)影響

圖1示出了金(jin)屬(shu)鉻添(tian)加量對1500℃熱處理試樣(yang)抗熱震(zhen)性(xing)能的影響(xiang)。由圖1可知，未添加金(jin)屬鉻(ge)時，試樣(yang)CO強度保(bao)持率為(wei)83.2%。隨著金屬鉻(ge)添(tian)加(jia)量的(de)增加(jia)，試(shi)樣的(de)強(qiang)度保持率增加(jia)。當金屬鉻(ge)添(tian)加(jia)量為3%時，試樣的(de)強(qiang)度保(bao)持率最(zui)大(da)達到95.1%。進(jin)一步增加(jia)金屬鉻(ge)添加(jia)量，當金屬鉻(ge)量為5%時，強度開始下降。

2、金屬(shu)鉻添(tian)加量對試樣抗渣侵蝕性能的影響

圖(tu)2示出(chu)了120℃干燥的坩堝試樣經1500℃保溫2h渣侵蝕(shi)試樣(yang)后的切面照片。由圖(tu)可見，未(wei)添加(jia)金屬鉻的試樣(yang)CO內壁空隙多且孔徑(jing)大，而添加(jia)金(jin)屬鉻(ge)的試(shi)樣(yang)(yang)孔隙較(jiao)少。可知隨著鉻(ge)添加(jia)量的增加(jia)，爐(lu)渣(zha)(zha)向試(shi)樣(yang)(yang)內部侵蝕的深度明顯(xian)減(jian)少，表明式(shi)樣(yang)(yang)的抗渣(zha)(zha)侵性能(neng)顯(xian)著提(ti)高。未添加(jia)金(jin)屬鉻(ge)的試(shi)樣(yang)(yang)CO的(de)滲透(tou)深(shen)度為6.4mm，而添加3%的試(shi)樣滲透(tou)深度(du)減(jian)少至(zhi)4.1mm

3、金屬鉻(ge)在剛(gang)玉質耐(nai)火材料(liao)中的作用(yong)機制

由以(yi)(yi)上(shang)試驗結果可見，添加(jia)適量(liang)的(de)金屬(shu)鉻可以(yi)(yi)顯著改(gai)善(shan)剛玉質耐火材料(liao)的(de)力學性(xing)能(neng)、抗(kang)熱震(zhen)性(xing)和(he)抗(kang)渣侵蝕性(xing)能(neng)。而這些性(xing)能(neng)的(de)改(gai)善(shan)與金屬(shu)鉻在試樣(yang)內的(de)化學反(fan)應和(he)微觀組織結構(gou)變化由密切(qie)聯系。

金屬鉻(ge)的(de)熔(rong)點為1907℃，在(zai)剛玉耐火材料制備和(he)使用過程中為(wei)固相。但與剛玉相比，金屬(shu)鉻具(ju)有良(liang)好的(de)塑(su)性，有利于在(zai)成型(xing)過程中填充(chong)剛玉顆粒間(jian)的(de)孔(kong)隙，提(ti)高試樣的(de)生坯，密(mi)度。

金屬鉻在空氣(qi)氣(qi)氛下高于(yu)600℃時(shi)會發(fa)生(sheng)氧化反應(ying)生(sheng)成Cr2O3。試(shi)樣(yang)(yang)內由部(bu)分金屬鉻氧化(hua)所產生的適(shi)量體積膨脹有利于試(shi)樣(yang)(yang)的致(zhi)密化(hua)燒結。但是，當燒成溫度為1600℃和金屬(shu)鉻(ge)添加量達到5%時，試樣線膨脹率為1.12%，體積(ji)膨脹過多(duo)，體積(ji)密度(du)開始下(xia)降，氣孔增(zeng)多(duo)。有金(jin)屬(shu)鉻氧化生成的(de)Cr2O3與(yu)周圍的AL2O3相(xiang)互擴散，發生(sheng)反應(ying)形成的固溶體(ti)加強了試(shi)樣機(ji)制與(yu)基質以(yi)及基質與(yu)顆粒之間(jian)的連(lian)接，減(jian)少了顆粒間(jian)的空(kong)隙，提高了試(shi)樣的強度，同(tong)時也抑制了熔渣(zha)向試(shi)樣內部的滲透。