近年来为了生产高温制品，成功地采用着磷酸盐结合剂结合的材料。其中得到最广泛地应用的为Al₂O₃含量60%~90%的硅酸铝材料。此种材料应用于受机械负荷及热负荷长时间作用的广泛领域内的各种不同的热工窑炉中。但是在文献中却没有关于以磷酸盐结合剂结合的硅酸铝材料的变形性能数据，特别是关于高温蠕变性方面的报道。从评估受到静力负荷及恒定温度的作用时不发生损毁的变形能力的角度来看，高温蠕变性具有特别的意义。

本文列出了关于磷酸盐结合剂结合的硅酸铝浇注料的高温蠕变性的试验结果。浇注料由电熔刚玉、工业氧化铝细粉及叶腊石的混合物组成，分析了蠕变性与工艺参数之间的关系。查明了磷酸盐岩结合剂的种类及试验条件对浇注料变形的影响。

浇注料的配料组成及其抗蠕变性试验装置

作为制取浇注料的原料，采用粒度为80um~100um及126um~160um的普通电熔刚玉、牌号为TK的氧化铝、莫兹尔—奥夫鲁奇矿的叶腊石及磷酸盐结合剂。研究了4种不同配料组成的浇注料：电熔刚玉—氧化铝—H₃PO₄（配料1）：电熔刚玉—氧化铝—铝铬磷酸盐结合剂（配料2）；电熔刚玉—叶腊石—H₃PO₄（配料3）及电熔刚玉—叶腊石—铝铬磷酸结合剂（配料4）。直径为36mm及高度为50mm的供蠕变性试验用的圆柱体试样由半干料压制成型，成型压力为40MPa。料中磷酸盐结合剂的含量为10%~15%。试样在570K、670K及1170K温度下进行预烧。蠕变性试验是在杠杆式装置上按国家标准推荐的方法进行的。该试验装置是由巴什基尔建筑材料工业研究设计院研制的，在同一个温度制度下可同时试验3个试样。

试验装置组成如下：电炉1：碳化硅发热体2：炉膛3。试样放置在由碳化硅制成的若干个下部装载杆上，后者固定在由水冷套的筒5内，穿过炉衬下部的三个孔将这些装载杆放入炉内。向试样上施加荷重系通过配重6及3个铰链式链接的杠杆系统7进行的，并通过杠杆和由碳化硅制成的上部装载杆8进行传递。装载杆8通过上部孔放入炉内，并固定在有水冷套的筒9内，后者用于防止电炉的热流对杠杆系统和测量系统的影响。同时采用两种类型的传感器来测定变形：即钟表式指示器10及感应式传感器11。杠杆系统6固定在装置的三个固定柱13上。装置上设有记录仪表14及变形曲线记录仪表15，以及控制装置16和加热温度电子调节仪17。

试验结果及讨论

磷酸盐结合剂结合的硅酸铝浇注料的蠕变性是在1670K及1720K（配料1及配料2）、1620及1720K（配料3和配料4）温度下进行试验的。根据其标准荷重0.2MPa变形开始温度的测定结果，做出了上述温度的选择。配料1和配料2的荷重变形温度约为1890K，而配料3和配料4的荷重变形温度分别为1610K及1730K。

由磷酸盐结合剂结合的刚玉浇注料（配料1及配料2）的蠕变性，于1170K温度下烧成的各试样在1670K及0.2MPa荷重下进行试验时，其变形率相差甚小，进过14小时之后，其变形率不超过0.12%（配料1，曲线1）及0.20%（配料2，曲线2）。当试验温度提高至1770K并增大荷重时，变形率显著增大。当荷重为1.0MPa时，变形率达到0.82%（配料1，曲线3）及1.10%（配料2，曲线4）；当荷重为2.0MPa时，变形率增大至2.5%（配料2，曲线5）。在这种情况下，由铝铬磷酸盐结合剂结合的试样的变形率比H₃PO₄结合的试样的变形率稍大一些，这是因正磷酸盐结合的配料形成的结构骨架的强度稍大一些的缘故。

由磷酸盐结合剂结合的刚玉浇注料试样于570K烧成后因脆塑特性而迅速毁坏—于1770k加荷重1.5MPa后经过30分钟毁坏及加荷重2.0MPa后经过50分钟毁坏。显然这可能与主要由磷酸铝结合的浇注料的结构骨架的强度低及在机械荷重和温度作用下浇注料内发生热转化有关。

磷酸盐结合剂结合的刚玉叶腊石浇注料（配料3和配料4）于1620K及1720K进行蠕变试验历时24小时后，其变形率稍高于配料1和配料2的浇注料的变形率，这说明浇注料中存在细分散性叶腊石，后者能使试验温度下出现大量的液相。如上所述，将配料3及配料4的浇注料的试样于670K进行预烧时，于1720及荷重0.6MPa（低于配料1及配料2的试验荷重）条件下历时2.0~3.2h试验之后，发生脆塑性毁坏，与此同时，经过1170K预烧之后，则未出现浇注料试样的毁坏。对于配料3和配料4来说，还有一个特点，即由正磷酸结合的浇注料的变形率高于由铝铬磷酸盐结合的浇注料的变形率。这受到正磷酸与浇注料中含硅组份之间的相互作用的制约—与叶腊石作用后形成易熔磷酸盐，后者在试验温度下呈液态存在。

由配料1~4制成的硅酸铝浇注料于1670K及荷重0.2MPa下历时140h进行试验后，其蠕变率分别为0.29%；0.52%；2.6%及2.23%。对曲线的分析结果表明，随着时间的进展，浇注料的变形速度不断地减慢。含有叶腊石的配料3和配料4的浇注料的变形速度最大。由配料1和配料2制成的浇注料的抗蠕变能力最高。

结束语

磷酸盐结合剂结合的硅酸铝浇注料的蠕变性试验结果表明，生产此类浇注料的工艺参数对其高温蠕变性的动力学特性具有较大的影响。例如，采用所有的配料制成的浇注料试样于570K及670K预烧后引起脆塑性毁坏，，与此同时，试样于1170K预烧后在规定的荷重、温度和时间的条件下进行试验时，出现了浇注料变形的典型特性曲线。

对于浇注料的所有配料来讲，在最初的1.5~2.5h期间观察到最大的变形速度，这与结合剂的相的状态有关。加入细粉碎氧化铝的浇注料的变形值低于加入细分散性叶腊石浇注料的变形值，即浇注料的蠕变性与其中的Al₂O₃含量有关。对于含Al₂O₃达90%的刚玉浇注料来说，在温度为1670K及荷重0.2MPa作用下，其蠕变性稳定期限超过140h，因而可以推荐将配料1和配料2作为操作时间长的热工窑炉的结构件来使用。

这样磷酸盐结合的不烧耐火材料作为结构材料在高温技术中得到广泛地应用，这就要求不仅对其强度、弹性及结构等性能进行进一步研究，而且对其变形性能也要进行进一步的研究。