氧化鋯的性能以及在耐火材料中的應用
氧化鋯一般有單斜ZrO2(m-ZrO2),四方氧化鋯(t-ZrO2)和立方ZrO2(c-ZrO2)三種晶型。1170℃以下是m-ZrO2的穩(wěn)定溫度,其密度為5.68g·cm-3;1170℃到2370℃是t-ZrO2穩(wěn)定的范圍,其密度為6.10g·cm-3;2370℃至2680℃是c-ZrO2穩(wěn)定的范圍,其密度為6.27g·cm-3。由于外界條件的變化,氧化鋯的晶型間可相互轉(zhuǎn)變。在1100~1200℃時,m-ZrO2會轉(zhuǎn)化為t-ZrO2;t-ZrO2在2370℃左右時轉(zhuǎn)變?yōu)閏-ZrO2;但在降溫階段,t-ZrO2轉(zhuǎn)變?yōu)閙-ZrO2時因m-ZrO2晶核形成困難,造成轉(zhuǎn)變溫度滯后,一般在850~1000℃時才轉(zhuǎn)變?yōu)閙-ZrO2。ZrO2晶型轉(zhuǎn)變之間的關系表示為:m-ZrO2t-ZrO2c-ZrO2溶體。氧化鋯(ZrO?)有極高的耐火度與卓越的抗熱震性,能在劇烈溫度變化和侵蝕環(huán)境下保持穩(wěn)定。
1.耐高溫性:純氧化鋯熔點高達2715℃,遠超多數(shù)耐火氧化物,可耐受超高溫工業(yè)環(huán)境。
2.抗熱震性優(yōu)異:在急冷急熱(如從1000℃驟降至室溫)時,體積變化小,不易開裂,這一特性使其區(qū)別于傳統(tǒng)脆性耐火材料。
3.化學穩(wěn)定性強:能抵抗熔融金屬、爐渣、玻璃液等的侵蝕,尤其對酸性和堿性物質(zhì)均有良好耐受性。
4.機械強度高:高溫下仍能保持較高的硬度和強度,不易因外力或物料沖擊而損壞。
1.作為添加劑:少量添加到氧化鋁、莫來石等耐火材料中,可顯著提升材料的抗熱震性和抗侵蝕性,常用于鋼鐵工業(yè)的連鑄中間包、高爐熱風爐等關鍵部位。
2.直接制成耐火制品:以穩(wěn)定化氧化鋯(加入氧化鈣、氧化鎂等穩(wěn)定劑)為原料,制成氧化鋯質(zhì)耐火磚、澆注料,用于玻璃窯的熔池、水泥回轉(zhuǎn)窯的燒成帶等極端高溫區(qū)域。
3.特殊場景應用:在陶瓷窯具、垃圾焚燒爐內(nèi)襯等要求高耐溫、抗腐蝕的場景中,氧化鋯耐火材料能有效延長設備使用壽命。
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