有研究者将单斜氧化锆引入到刚玉－尖晶石材料中，认为微裂纹的存在可改善材料抗热震性。然而，氧化锆对材料烧结性的影响还未见报道。基于此，洛阳理工学院的研究人员以抗热震性能稍差的铬刚玉浇注料为研究对象，研究了氧化锆微粉对其烧结性及抗热震性能的影响，试图找到一种既能改善材料抗热震性能，又不显著降低其强度的方法。
    所用原料有板状刚玉骨料（w（Al2O3）＞99.26％，粒径分别为6～3、3～1和1～0.5 mm）；电熔白刚玉细粉（w（Al2O3）＞99.21％，粒径为0.044 mm）；氧化铝微粉（w（Al2O3）＞99.53％，粒径为0.005 mm）；氧化铬微粉（w（Cr2O3）＞99.26％，粒径为0.002 mm）；纯铝酸钙水泥（Secar71）以及氧化锆(w(ZrO2)＞98％);所用减水剂为分散氧化铝（ADW1和ADS1）。其中ZrO2微粉全部为单斜晶型，d50＝1.665 μm，比表面积为8 300 cm2•g-1。
    试样的配料组成（w）：70％板状刚玉骨料、5％Al2O3粉、4％的Cr2O3粉、4％的Secar71水泥、1％分散氧化铝（ADS1与ADW1的质量比为8∶2）及16％白刚玉粉。用ZrO2微粉取代白刚玉粉，ZrO2微粉的添加量为0、1％、2％、3％、4％、5％。
    将配好的原料先干混3 min，加入适量水后再搅拌3 min，混匀后的原料经振动成型，制备成40 mm×40 mm×160 mm的试样。试样自然养护3 天后，在干燥箱中经110 ℃ 24 h干燥后，在1 600 ℃保温3 h烧成。
    根据相关标准检测试样的显气孔率、体积密度和常温抗折强度。观察试样断口的宏观形貌；测定常温弹性模量；利用XRD分析试样的物相组成，SEM观察试样的微观形貌；压汞仪测定材料孔径分布。抗热震性采用风冷法，将试样放入1 100 ℃的电炉中保温40 min，然后风冷40 min，如此循环3次，以残余抗折强度保持率来衡量试样的抗热震性。
    结果显示：（1）ZrO2微粉可促进铬刚玉浇注料的烧结，当氧化锆加入量为0～2％时，显气孔率明显降低，体积密度明显增大，线变化由膨胀变为收缩；当氧化锆加入量为2％～5％时，显气孔率略有增加（但均远小于空白样），体积密度则略有升高（但均大于空白样），线收缩略有减小。抗折强度随着氧化锆细粉加入量的增加先增大后减小，当单斜氧化锆加入量为1％时，抗折强度最大。（2）当ZrO2微粉加入量在1％～3％时，可提高铬刚玉浇注料的抗热震性且不降低材料的抗折强度，当ZrO2微粉加入量在4％～5％之间时，可显著提高铬刚玉浇注料的抗热震性能，但材料强度降低较多。
（摘编自《硅酸盐学报》2011，№3）