電熔鋯剛玉磚的顯微特征及形成原因分析

電熔鋯剛玉磚熔體鑄入模中后須經過保溫退火（即熱處理），使熔體緩慢結晶。由于模壁區和中心部位冷卻速度不一，模壁表層冷卻速度較快，會先冷卻形成均勻的細晶結構，稱為致密層。致密層的化學成分基本上代表原始設計的化學組成，并以（C+Z）為主晶相；沿模壁移向中心冷卻速度逐步減慢，形成所謂緩冷區域，先是熔體中斜鋯石以初晶形式析出因重力作用而沉降富集，形成特征的富鋯層；最后熔體的殘余液相比較集中，析出尺度較大、層疊定向的（C十Z）共晶體，結果構成縮孔區。這樣，沿著凝固溫度梯度方向各層的化學組成和相組成都不相同，產生主晶相的偏析現象。ZrO₂含量愈高或尺寸愈大的電熔鋯剛玉磚，這種偏析現象就愈顯著。

電熔鋯剛玉磚的主要組成相為剛玉、斜鋯石和玻璃相。在正常情況下剛玉和斜鋯石多以共晶體形式存在。這種組合相對制品結構的穩定性有較大的貢獻，有些制品中尚可出現莫來石，莫來石的存在對磚體性能有不太好的影響，因為在ZrO₂結晶晶界處生成莫來石結晶時，基質玻璃相就不能充分吸收伴隨生產中冷卻熔鑄塊時的結晶相轉變而引起的體積膨脹，所以易產生龜裂。反之，如果在晶界處不生成莫來石結晶，晶界的基質玻璃相能充分吸收體積變化能起到防止龜裂的效果。

現已推測出，生成這種莫來石結晶，是否影響晶界基質玻璃相作用的臨界值為Al₂O₃=SiO₂左右。另外，不加入磷酸鈉時，在Al₂O₃/SiO₂＝1比值遠比l低，即比值在0.5~0.6左右產生龜裂。由此可推斷出磷會增加Al₂O₃在玻璃中的溶解度，具有控制莫來石生成的作用。

不同廠家生產的電熔鋯剛玉磚盡管化學組成相近，但其顯微結構卻相差甚遠。電熔鋯剛玉磚的顯微結構不同與冷凝退火速度是有關的，因為較慢的冷凝退火速度會造成該類耐火材料中的礦物出現區域性富集或相分離，剛玉—剛玉斜鋯石共析體少；因此，適當提高冷凝退火速度是獲得主要成分分布均勻。晶體尺寸合理性能優良的電熔鋯剛玉磚的關鍵之一。

電熔鋯剛玉磚中是抗侵蝕性最強的氧化物其熔解確定了侵蝕速率；玻璃相和剛玉首先被瀝濾掉，在材料和玻璃界面處留下了一層高含量的ZrO₂。ZrO₂含最增加相應提高電熔鋯剛玉磚的抗侵蝕性能。但這種提高并非與ZrO₂含量成正比。例如，當ZrO₂含量超過50%時，不會提高它對鈉鈣玻璃的耐蝕性，因為剛玉和ZrO₂的不同熔解度已達到最佳狀態。電熔鋯剛玉磚中適量玻璃相的存在?？梢詼p緩ZrO₂相變所伴隨的體 積變化而提高抗熱震能力。盡管如此，仍必須精心地加熱和冷卻以防電熔鋯剛玉磚體開裂，尤其是ZrO₂含量高的制品。