自然界有各种结构材料，尽管其大多数具有脆性特征但，断裂能较大。这主要是由于层状的矿物和有机物质按一定次序排列的结果（如珍珠岩）。考虑到水泥结合铝镁浇注料显微结构一般包括低熔相（CaO-MgO-Al2O3-SiO2系）和片状六铝酸钙（CA6）。根据珍珠岩的结构，可设计出一种铝酸钙水泥结合的性能合适的铝镁浇注料。该浇注料固体含量高，高温烧成后形成片状CA6。加入矿化剂后，铝酸钙水泥结合铝镁浇注料产生片状CA6的可能性增大，而且片状晶体纵横比高以及基质中液相含量低。因此，巴西的研究人员研究不同矿化剂对水泥结合铝镁浇注料的高温显微结构变化以及抗蠕变性的影响。
　　根据q＝0.26的Alfred堆积模型制备铝镁浇注料。试验原料及配方组成如表1所示。MgF2(MF)、氧化钛（TiO2）、ZrO2三种矿化剂均为化学纯。另外，为了研究过渡液相和永久液相的形成来源，用含硼化合物（硼酸镁（B1）和硼硅酸盐（B2））替代硅微粉。
表1       浇注料试样的组成（w）/%
编号 参考样 MF TiO2 ZrO2 B1 B2
板状刚玉（d＜6 mm） 80 78 78 78 80 80
死烧镁砂（d＜45 μm） 6
活性氧化铝（CL370） 7
铝酸钙水泥 6
硅微粉 1 1 1 1 - -
MgF2 - 2 - - - -
TiO2 - - 2 - - -
ZrO2 - - - 2 - -
硼酸镁 - - - - 1 -
硼硅酸盐 - - - - - 1
需水量 4.1 4.3 4 4.1 4.5 4.2
　　按表1配料，混合均匀后，浇注成型。所有试样在潮湿的环境中50 ℃下养护24 h，然后经110 ℃ 24 h干燥，600 ℃ 5 h预热。研究浇注料的CA6膨胀率峰值。根据德国51053DIN标准制备试样（Φ50 mm×50 mm，中心孔直径12.4 mm）试验是在荷重软化温度测试仪上进行，试验温度为1 500 ℃（加热速率3 ℃•min-1），保温5 h，荷载0.02 MPa。利用XRD分析1 150、1 300或1 500 ℃热处理5 h后的试样的相组成，利用SEM分析其显微结构，以便检测CA6的位置和形态。另外，制成圆柱试样（与上述尺寸相同），经养护、干燥、预烧后，在1 550 ℃下保温24 h烧成。利用烧成试样进行抗蠕变试验，试验温度1 450 ℃，荷载0.2 MPa，时间24 h。
　　根据膨胀曲线，将含不同添加剂的试样的反应峰（尖晶石和CA6）的形状和强度与参考样进行比较。对于含MF、TiO2以及含硼矿化剂的试样，尖晶石峰出现的温度较低，表明加入这些添加剂能促进反应；虽然含ZrO2的试样与其不同，但其尖晶石峰值比空白样还要高，表明其也影响高温反应力学。关于CA6膨胀峰，含MF试样的CA6膨胀峰最宽，而含ZrO2试样的CA6膨胀峰值最小；含TiO2和硼酸镁的试样，CA6形成比较早（形成温度比参考样低），但是CA6形成反应之后收缩，因此，其形成CA6后的线膨胀率为负；含硼硅酸盐试样的CA6峰值比参考样高，表明其弥补CA6形成时产生的膨胀的能力较低。
　　XRD定量分析表明，和参考样相比，加入MF或含硼化合物使得尖晶石形成加快，而添加TiO2和MF可以加快CA6的形成。对1 500 ℃ 5 h烧后试样的显微结构进行SEM观察发现，参考样中的CA6为小的针状晶体，主要分布在板状刚玉颗粒边缘或浇注料的基质中；含硼酸镁和TiO2试样的CA6主要分布板状刚玉骨料之间，等轴晶形。这两种试样形成这一形态时，伴随有收缩。对于添加硼硅酸盐和ZrO2的试样，主要在基质中形成细的CA6针状晶体，另外，在板状刚玉颗粒内部也有；而添加MF的试样在基质中形成大量片状的CA6晶体。
　　试样的抗蠕变研究结果显示，添加含硼矿化剂试样的抗蠕变性最好；含MF试样的蠕变变形都比参考样（含硅微粉的铝镁浇注料）的小；而含有TiO2和ZrO2的试样蠕变率高，而且含ZrO2试样由于蠕变高，试验进行不到24 h就被迫中断。含硼矿化剂试样的低蠕变极可能与形成过渡液相有关，因为其CA6晶体片不具有高纵横比，高温时硼可能挥发。含硼硅酸盐（B2）试样的抗蠕变性比含硼酸镁(B1)试样的稍差，是因为其含有硅微粉，因而在浇注料基质中可能仍然残存液相。而含MF的试样，虽然在浇注料基质中仍有一些残余液相，但是的CA6晶体片纵横比高可抑制进一步变形。而含TiO2和ZrO2的试样蠕变高表明，液相的存在，形成了低纵横比的片状CA6晶体，且主要分布在板状刚玉颗粒内部和边界处，提高的抗蠕变性。
　　显气孔率研究显示，参考样以及添加B1、B2和ZrO2试样的显气孔率相似，含TiO2和MF试样具有较低的显气孔率。大多试样的气孔是封闭的，其可促进含硼试样中的过渡液相的形成。TiO2显气孔率较低，表明残余液相存在。
　　因此，CA6合适的分布和形态，以及合适的液相组成能够提高热机械作用；有桥接效应，形成过渡液相可增加高温时结构坚固性。而且液相的黏度和位置也会影响蠕变。
（编译《Journal of the American ceramic Society》2010，№10）