在耐火材料基质中引入纳米粉可以改善耐火材料的质量。纳米颗粒由于具有高比表面积和快速扩散路径一般会使其在耐火材料具有更大的活性。印度的研究人员在低水泥铝铬浇注料以及氧化铝浇注料中添加氧化锆和氧化铝纳米粉，分析了纳米粉及其对浇注料热力学性能的影响。
    本研究使用各种板状刚玉和纯氧化铝作为骨料，其粒度分布（q=0.30）：55%粗颗粒（6.7~0.6 mm）、15%中颗粒（0.6~0.3 mm）和30%细粉（＜0.3 mm）。使用氧化铝和氧化锆两类添加剂。氧化铝添加剂：A（纳米粉）：d50=0.013 μm，w（Al2O3）=99%，B（超细粉）：d50=45 μm、w（Al2O3）=99%）；氧化锆添加剂：Z（纳米粉）：d50=0.08 μm、w（ZrO2）=97%%，M（超细粉）：d50=45 μm，w（ZrO2）=95.8%。利用95%骨料和5%的高铝水泥（Secar 71）制备基础试样。在此基础上，制备两组试样：第一组试样为氧化铝浇注料试样（AX），研究两种氧化铝添加剂（A和B）对氧化铝浇注料性能的影响。第二组试样为铝铬浇注料试样（SX），其中添加6%的氧化铬。研究两种氧化锆（Z和M）添加剂对铝铬浇注料性能的影响。两组试样中的添加剂以及加水量如表1所示。纳米粉预先在水中混合好，然后再加入浇注料中。
表1   两组试样中细粉和水的添加量
编号 纳米Al2O3粉 水 编号 纳米ZrO2粉 水
AX 0 4.2 SX 0 4.2
AA1 0.25 4.2 SX1 0.25 5.2
AA2 0.5 4.2 SX2 0.5 5.2
AA3 0.75 4.3 SX3 0.75 5.7
AA4 1 4.5 SX4 1 6.2
AB1 0.25 4.3 SM1 0.25 4.3
AB2 0.5 4.6 SM2 0.5 4.5
AB3 0.75 4.8 SM3 0.75 4.5
AB4 1 5.0 SM4 1 4.6
    配好的料放入Hobart搅拌机中25 ℃下干混4 min后，加入一定量的水湿混。将混好的廖浇注到边长为25 mm的立方体模具中振动成型。养护24 h后脱模，经110 ℃ 24 h干燥。干燥后的试样分别在800、1 100和1 500 ℃下热处理。检测热处理后试样的常温耐压强度、体积密度和显气孔率。利用SEM观察热处理后试样的显微结构。
    抗热震性试验：将炉子加热到1 300 ℃，然后将干燥后的试样放入炉中，30 min后，放入流动的冷水中（10~20 ℃）30 min，干燥后再放入炉中30 min，如此循环7次，测量热震试验后的残余强度。孔径分布：采用压汞仪进行检测。抗渣性试验：采用静态抗渣侵蚀试验，渣的CaO/SiO2=2.4，用光学显微镜分析渣渗透试样。
    研究发现，添加纳米粉可以改善浇注料的抗侵蚀性，这是由于纳米粉比表面积较大。但是，和纳米粉相比，加入超细粉更能改善浇注料的物理性能和热机械性能。另外，加入超细氧化锆粉可以提高试样的抗热震性，主要是由于试样的结构中出现四方ZrO2相，可以增韧。因此，为了提高浇注料的整个力学和热机械性能，纳米粉在浇注料中的分散方法的改进还需要进一步的研究。
（编译自《UNITECR2009论文集》）