自上釉材料在陶瓷工业比较常见而且技术很成熟。一些耐火材料产品（如SiC基耐火材料坩埚）组成中也含有一些可以自上釉的成分。另外，含碳耐火材料需要在表面形成一层釉，防止被氧化。因此，开发含碳用耐火材料自上釉的意义很大。整体塞棒Al2O3-C耐火材料被用于钢水浇注，使用期间由于抗氧化性差引起开裂和釉面出现点缺陷，从而导致耐火材料的结构和性能变差。德国的研究人员研究了整体塞棒用自上釉Al2O3-C耐火材料的性能。
    试验原料：电熔氧化铝细粉（w（Al2O3）＝99.70％、w（Na2O）＝0.16％），板状氧化铝粗颗粒（w（Al2O3）＝99.50％、w（Na2O）＝0.16％，最大粒度为0.6 m），天然鳞片石墨磨成的细粉（w（C）96％～97％，d99.5＜40 μm）以及正常的鳞片石墨（w（C）＝94％～96％，d95＞71 μm）。结合剂为热塑性酚醛树脂，硬化剂为六亚甲基四胺，所有添加剂(金属Si、SiO2和Na2B4O7)的纯度为99.5％，粒度＜200μm。试样组成见表1。
表1 试样组成（w）/%

原料	SBS（单轴加压成型）	SBS-G（等静压成型）
Al2O3	59.0	57.0
石墨	25	23
Si	4.0	4.0
SiO2	4.0	4.0
Na2B4O7	2.0	2.0
热塑性树脂	6.0	10.0
硬化剂	0.6	1.0

    所有原料按配比混合后，在100 MPa的压力下，使用两种成型方法（单轴加压和等静压）制成Φ50 mm×50 mm的圆柱试样和25 mm×25 mm×150 mm条形试样。成型好的试样经180 ℃干燥后，在还原气氛下1 400 ℃炭化处理5 h。利用氧化试验研究自上釉层的形成，将圆柱试样放在专门的装备炉（可自动记录试样质量和温度随时间的变化）中，在空气气氛下，以不同的加热速率分别加热到1 300和1 500 ℃，保温时间为5 h。试验后，利用XRD、SEM（带EDS）分析试样相组成和显微结构。研究1 300 ℃ 5 h烧后的力学性能，如常温抗折强度、高温抗折强度（1 400 ℃ 0.5 h）。测定三次热震后的残余抗折强度，计算强度损失率来表征试样的抗热震性。
    自上釉Al2O3-C耐火材料的抗侵蚀性试验：将3 kg结构钢（S235 JR+AR）装入耐火材料坩埚中。将坩埚放入特种装备炉中的条形试样下面。条形试样利用刚玉管固定在炉子的旋转装置上。在4 h内加热到1 600 ℃，保温0.5 h后，将条形试样浸入到钢水中，旋转速度为24 r·min-1，10 min后拔出，在空气中放置10 min，如此循环2次，冷却到室温。利用X射线断层摄影术研究自上釉Al2O3-C试样的抗侵蚀性。
    氧化试验结果显示，试样的失重主要发生在600～1 300 ℃范围内，1 300 ℃左右，由于自上釉层的形成，试样的氧化速率显著降低，高于1 300 ℃，试样失重又继续，并且试样的氧化速率严重依赖于自上釉形成的程度和深度。因此，影响自上釉形成的关键温度为600～1 300 ℃。不同成型方法试样比较表明，与单轴加压相比，等静压试样结合剂含量较高，试样的显气孔率较高，体积密度较小。单轴加压试样失重小（2.8％），等静压试样失重大（4.1％）。总的来说，使用单轴加压成型的试样表面形成自上釉层比较致密均匀。因此，使用单轴加压试样作进一步试验。
    取氧化试验后试样表面两层(自上釉层和碳层)进行分析，结果显示，自上釉层的相组成分别为刚玉、莫来石、硼酸铝（Al4B2O7），该釉层相当致密，厚度约几百微米，与碳基体黏附较好；碳层中主要有刚玉、石墨，痕量的游离二氧化硅以及两种晶型SiC（立方和三方）。利用带EDS的SEM观察烧后试样的显微结构发现，在与碳层和自成釉层之间界面处有许多含硼的球形物（可能是四硼酸钠）与石墨连接。当试样外表面的碳开始燃烧时，形成新气孔（即新表面），使得氧气进一步扩散。高活性四硼酸钠在800 ℃左右熔化，在Al2O3－C耐火材料表面形成含有Al2O3、SiO2的高黏度玻璃相。
    热机械性能研究结果显示，单轴加压成型试样1 300 ℃ 5 h氧化试验后的强度（室温和1 400 ℃）很高，而且3次热震后的强度损失小。
    侵蚀试验后试样的显微结构均匀，结构存在一些原位形成的SiC晶须。自上釉Al2O3-C耐火材料的抗侵蚀性很好，但是还需要提高自上釉Al2O3－C耐火材料的耐火度。

（编译自《reefractories WORLDFORUM》20011，№1）