高铝砖的相组成及显微结构

高铝砖中主要矿相为莫来石和刚玉。莫来石(3A1203·2Si02)是A1203-Si02系统中唯一稳定的化合物。其晶体结构为斜方晶系，柱面角(110)∧(110)=89º3′，光学角2V=40º~50º，Ng=1.654，Nm=1.644，Np=1.642。研究结果表明，莫来石存在α-莫来石、β-莫来石和γ-莫来石三种变体。其中α-莫来石是由符合化学式3A1203·2Si02的含71.8％A1203和28.2％Si02(质量分数)的纯材料组成，β-莫来石含有呈固溶体状态存在的残余氧化铝，γ-莫来石则含有少量以固溶体状态存在的Fe203和Ti02。这三种变体均可由人工方法制得，但在天然矿物中发现有β-莫来石和γ-莫来石。β-莫来石可含有78％A1203，由α型到β型，其晶格常数显著变化；当存在少量Fe203和(或)Ti02时，变为了γ型，晶格常数增大。

刚玉(α-Al2O3)晶体结构属三方晶系，在它的结构中O2-近似地呈六方最密堆积排列，Al3+填充在6个02-形成的八面体空隙中。因为Al3+与O2-的数目不等(2:3)，所以只有2／3的八面体空隙被填充。刚玉的最简单单位晶格是锐角菱面体，其边长为0.513nm，平均角为56º16′。结构中3个02-组成的面，形成了相邻的2个八面体的公共面，因此这些3个02-面都连接了一对Al3+。

高铝砖的显微结构特征决定于制品中的结晶相及玻璃相的组成及其数量。

一级高铝砖的主晶相为柱状或粒状刚玉，质量分数达70％以上；少量莫来石，质量分数为10％~20％。这说明结晶相之间的直接结合起主导作用。质量分数为5％~10％的玻璃相杂乱地分布于其中。

二级高铝砖的显微结构特征是，结合率很高的莫来石晶体与晶体之间呈网络结构，玻璃相分布在网络结构的空隙之中，因而其高温强度高，抗蠕变性能好。高温下尽管有少量的液相存在，但它只填充于网络结构中。

三级高铝砖中，玻璃相的质量分数高达20％，莫来石晶体仅仅镶嵌在玻璃相集合体中，玻璃相在很大程度上控制着形变作用。在低温阶段，起填充作用的结晶相有助于增加其强度。随着温度升高，玻璃相的流动性增加，莫来石的填充、增强作用显著降低，变形速率明显加快，高温力学性能表现最差。

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