新型干法大型水泥窑窑口部位因使用温度的急剧变化、水泥熟料等固体物质的磨损和碱性挥发物的侵蚀等苛刻的使用条件，使得窑口部位成为水泥窑内衬中最易损毁、寿命最短的部位，严重影响了水泥窑的运转效率，降低了水泥厂的经济效益。
氧化锆具有强度高、化学稳定性好、抗热震性能好等优点，广泛应用于陶瓷和耐火材料行业。研究表明：加入锆英石可以提高矾土基浇注料的强度和抗热震性能：ZrO2的加入对刚玉—尖晶石浇注料的烧结性略有负面影响，却改善了试样的抗热震性能：采用溶胶—凝胶法引入ZrO2，可以使ZrO2在骨架材料中均匀分布，大大提高刚玉—莫来石质材料的综合性能：锆英石的加入提高了莫来石—氧化锆复合材料的体积密度、抗折强度和弹性模具，改善了材料的抗热震性。
在本试验中，主要研究了锆英石的加入量对莫来石—碳化硅浇注料常温物理性能、抗热震性能和耐磨性能的影响。
试验
原料
试验所用的主要原料为w（Al2O3）=70.65%的烧结莫来石（5~3、3~1、≤0.088mm）、w（SiC）=97.9%的碳化硅（3~1、1~0.5、≤0.5mm）、锆英石细粉，结合剂包括SiO2微粉、水泥细粉（w（Al2O3）=69.3%，w（CaO）=29.7%）和p—Al2O3细粉。锆英石的主要化学组成见表1。
表1 锆英石的主要化学组成
试样制备
固定骨料和基质细粉的质量比为70:30，Z1、Z2、Z3、Z4分别添加锆英石细粉（w）3%、6%、9%和12%以替代烧结莫来石细粉。试验配方如表2所示。
表2 试验配方
按表2配料，加入5.5%（w）的水搅拌均匀，振动浇注成25mm×25mm×140mm的条件试样和25mm×118mm×140mm的板状试样（用于耐磨性试验），自然养护24h后脱模，经110℃24h烘干，然后分别于1200℃3h和1500℃3h埋炭热处理。
性能检测
按照相关国家标准分别检测试样的线变化率、显气孔率、体积密度、常温抗折强度和常温耐压强度。
对经1200℃3h热处理试样经过3次热震（1100℃，水冷），检测热震前后试样的常温抗折强度，计算试样的常温抗折强度来保持率，来表征试样的抗热震性能。
将1200℃3h热处理的板状试样按照GB/T18301—2001进行耐磨性试验，通过计算试样的磨损量来考察试样的耐磨性能。
利用X射线衍射仪测定1500℃3h热处理后试样Z4基质部分的物相组成。
结果与讨论
试样的常温性能
试样的常温性能如表3所示。从表3中可以看出：1200℃3h热处理试样的线收缩率大于1500℃3h埋炭热处理试样的线收缩率：随着锆英石加入量的增加，试样的线收缩率变小。
表3 试样热处理后的常温性能
将1500℃3h埋炭热处理的试样Z4的基质部分进行XRD分析，结果如图1所示。可以看出，所含主要物相为α—SiC、3Al2O3·2SiO2、m—ZrO2和β—SiO2。所以，可以确定基质中的锆英石发生了分解。
当温度高于1400℃时，锆英石和Al2O3发生反应，反应如下：
2ZrSiO4+3Al2O3→2ZrO2+3Al2O3·2SiO2。
（2）这一反应产生高达15.4%的体积膨胀。所以，随着锆英石加入量的增加，试样的线收缩率变小。
同一温度处理的试样，随着锆英石加入量的增加，试验的显气孔率变化不大，体积密度增大；1500℃3h埋炭热处理试样的显气孔率小于1200℃3h热处理试样的显气孔率。主要是因为热处理温度的升高，CaO—Al2O3—SiO2系统的低熔相促进了试样的烧结。
随着锆英石加入量的增加，110℃24h烘干试样的强度变化不明显：1200℃3h热处理试样的强度稍有降低；1500℃3h埋炭热处理试样的强度先增大，当锆英石加入量大于9%（w）开始减小。
试样的抗热震性能
不同温度热处理后试样的抗热震性能的测试结果可以看出：锆英石加入量的增加，并没有改善莫来石—碳化硅试样的抗热震性能。
虽然由于ZrO2相变所产生的微裂纹有利于缓冲热应力，抑制大裂纹的扩展，从而提高试样的抗热震性能。但微裂纹的形成、锆英石和斜锆英石物相的生成会明显降低莫来石—碳化硅材料的热导率：且斜锆英石的热膨胀系数较大。它们的综合作用使试样的抗热震性能变差。
试样的耐磨性能
1200℃3h热处理试样常温耐磨性能的测试可以看出；随着锆英石加入量的增加，试样的耐磨性能先改善，当加入量过多时逐渐变差，锆英石加入量为6%（w）时，试样的耐磨性能最好。
结论
（1）随着锆英石加入量的增加，莫来石—碳化硅浇注料试样的线收缩率减小，显气孔率变化不大，体积密度逐渐增大，110℃24h烘干试样的强度变化不明显，1200℃3h热处理的强度稍有降低，1500℃3h埋炭热处理试样的强度先增大，当锆英石加入量大于9%（w）后开始减小。
（2）锆英石加入量的增加，莫来石—碳化硅浇注料试样的抗热震性能并没有改善。
（3）锆英石加入量为6%（w）时，莫来石—碳化硅浇注料试样的耐磨性能最好。
