镁质耐火材料的烧结及其影响因素

影响镁质耐火材料烧结的因素很多，主要有：原料种类、纯度、添加物的种类和含量以及烧结工艺条件等。

　　

A、 原料及其纯度

　　

用于烧结的MgO，一般主要来源于MgCO2和Mg(OH)2的分解。同为MgO，即使其具有相同的化学组成，但由于两者来源于不同的母体而使其烧结性能具有很大的差别。研究表明，由Mg(OH)2分解获得的MgO比由MgCO2分解获得的MgO具有更好的烧结性能。这主要是由以下因素决定的。

　　

首先，Mg(OH)2的分解温度远低于MgCO2的分解温度。分解温度越高，由分解所获得的MgO的晶粒尺寸越大，烧结性能越差。另外，Mg(OH)2分解时可以产生双空位，也是促进MgO烧结的重要因素。这个双空位的生成是由于分解时的应变产生空位，这些空位又由OH-作为触媒生成了空位。

　　

图1和图2分别示出了将MgCO3和Mg(OH)2分解得到的MgO在1500℃烧结90min后的体积密度和显气孔率的关系。0620.2-0620.3

　　

　　

由图可见，即使烧结条件相同，由Mg(OH)2分解得到的MgO要比由MgCO2分解得到的MgO容易烧结得多。

　　

如果MgO粉体中含有一定量的杂质，或人为加入一些添加剂，那么这些杂质或添加剂就会固溶进入MgO晶格或形成液相，进而促进MgO的烧结。图3和图4分别示出了在MgO中分别添加TiO2和引入各种离子对氧化镁烧结的影响。

 

 

　　

由图3可见，在TiO2的添加量仅为0.3%时即可获得明显的烧结促进效果。例如，在加热温度为1500℃时，氧化镁烧结体的显气孔率可由未添加时的约40左右%，降低至添加0.3%后的1%左右。研究认为，这是由于Ti4+的离子半径(0.068nm)与Mg2+的离子半径(0.065nm)相近，添加的TiO2向MgO晶格中的固溶促进了氧化镁的烧结。

　

B工艺条件

　　

升温速度和烧结气氛对MgO的烧结也具有很大影响。表1示出了氧化镁烧结体的密度与升温速度的关系。

 

　　

可见，升温速度越快，烧结效果越差。

　　

H2O分压对MgO烧结的影响如图5所示。

 

　　

可见，H2O对MgO的烧结具有很大的促进作用。