在铝硅酸盐类耐火材料中，刚玉材料耐火度最高，在各种领域（如化工、陶瓷、电力等）广泛使用。但是制备刚玉耐火材料时有一个基本问题：在高纯烧结或电熔刚玉颗粒之间形成适当的结合需要很高的温度（约在1 650 ℃以上）。为了结合刚玉颗粒，波兰的工作人员使用一种化学活性很大的硅溶胶，可达到使用钠水玻璃的效果。这些二氧化硅溶胶中，钠含量很低，而且粒径低于100 nm，为纳米级颗粒。这些颗粒和刚玉颗粒反应后可在刚玉颗粒之间形成莫来石结合。
    试验原料：骨料为烧结氧化铝T60（w（Al2O3）＝99.5％），基质为煅烧氧化铝RN405（w（Al2O3）＝99.8％，比表面积为≤6 m2·g-1）和活性氧化铝MR23（w（Al2O3）＝99.7％，比表面积为1.2～1.3 m2·g-1）。临时结合剂为亚硫酸纸浆废液。两种硅溶胶溶液：Bindzil 40/170（w（SiO2）=40%、w（Na2O）=0.3%，比表面积=170m2·g-1，平均粒径=17 nm）和Bindzil 50/80（w（SiO2）=50%、w（Na2O）=0.2%，比表面积=80 m2·g-1，平均粒径=36 nm）。
    本试验制备5组试样，试样组成如表1所示。将干混好的料加水湿混，混合均匀后在90 MPa压力下压制成圆柱试样（Φ50 mm×50 mm）。试样干燥后，在电炉中经1 550 ℃ 5 h烧成。利用XRD分析烧后试样的的相组成，XRF分析特殊试样的化学组成，根据欧洲标准检测常温耐压强度、显气孔率、体积密度；抗蠕变性试验根据欧洲标准EN 993-9在1 500 ℃、0.2 MPa荷载下进行25 h。根据DIN 51068-1进行抗热震试验；显微结构使用SEM进行观察。
表1 试样组成(w)/%

		B40/4.5	B40/6.0	B50/4.5	B50/6.0	B0
烧结氧化铝T60	1~5 mm	39	39	39	39	39
	≤1 mm	36	36	36	36	36
煅烧氧化铝RN405		16	16	16	16	16
活性氧化铝MR23		9	9	9	9	9
硅溶胶(外加)	Bindzil 40/170	4.5	6.0
	Bindzil 50/80			4.5	6.0
亚硫酸纸浆废液						4.0
水		+0.9	-	+1.3	+0.6

    试验结果：（1）与普通结合剂（亚硫酸纸浆废液）相比，使用硅溶胶结合剂的刚玉试样养护强度更高，这主要是由于凝胶化的结果，溶胶在固体颗粒之间形成凝胶，提供材料干燥后的强度。（2）1 500 ℃烧成后，在含硅溶胶的试样中可以观察到氧化铝和SiO2纳米颗粒之间的反应产物莫来石，化学和物相分析发现，随着硅溶胶引入的增加，SiO2和莫来石的量增多。（3）含硅溶胶试样的烧后常温耐压强度比不含硅溶胶试样的大，而且随着硅溶胶加入量的增加，强度增大，这主要是由于形成莫来石；硅溶胶含量最大的试样气孔率最低，体积密度最大，这可能是因为气孔中填充有SiO2纳米颗粒，改善了颗粒堆积以及纳米颗粒具有较高活性和烧结性。（4）和不含硅溶胶的试样相比，含硅溶胶的试样具有更高的抗热震性和抗蠕变性。
    总之：加入少量硅溶胶到高铝材料中，可以改善干燥和烧后试样的力学强度，提高热力学性能，改善抗蠕变性，显著提高抗热震性。而且不烧试样具有良好的力学强度，表明可降低临时结合剂的添加量。在本研究中没有发现硅溶胶粒径大小与试样性能之间有明显联系。

（编译自《53rd International Colloquium on Refractories 2010 Proceedings》）