輕質(zhì)剛玉莫來(lái)石磚具有多孔或纖維狀結(jié)構(gòu)，通常導(dǎo)熱系數(shù)小、保溫和吸聲效果好，被廣泛用作鋼鐵、化工等行業(yè)窯爐的保溫層和建筑行業(yè)耐火保溫層及隔音層。采用高鋁礬土和冶金硅灰作原料，聚苯乙烯球作造孔劑，利用凝膠注模工藝制備出高強(qiáng)輕質(zhì)剛玉莫來(lái)石磚，主要測(cè)定了1550℃燒結(jié)樣品的強(qiáng)度、氣孔率、熱導(dǎo)率、物相組成和微觀結(jié)構(gòu)，制備出的剛玉莫來(lái)石磚體密0.37g/cm³，氣孔率87.37%，強(qiáng)度高達(dá)2.17MPa，熱導(dǎo)率僅為0.22W/(m·K）。
1、球料比對(duì)制品體積密度的影響
隨著造孔劑加入量增加，材料的體積密度減小，氣孔率增大。當(dāng)球料比為1:1時(shí)，體密為0.885g/cm³，氣孔率為69.5%；當(dāng)球料比為4:1時(shí)，體密為0.367g/cm³，氣孔率為87.37%。
2、球料比對(duì)制品熱導(dǎo)率的影響
在制備出的輕質(zhì)剛玉莫來(lái)石磚在1000℃下的熱導(dǎo)率均較小，且球料比越大，熱導(dǎo)率越小。當(dāng)球料比為1:1時(shí)，熱導(dǎo)率為0.461W/(m·K），球料比為4:1，僅為0.225W/(m·K）。
輕質(zhì)剛玉莫來(lái)石磚熱導(dǎo)率隨體積密度降低、顯氣孔率增加而降低，表明輕質(zhì)剛玉莫來(lái)石磚內(nèi)部的傳熱方式是以固相傳熱為主，基體內(nèi)氣孔增加時(shí)，孔內(nèi)氣體減小了制品的熱導(dǎo)率，同時(shí)孔壁散射熱能作用增強(qiáng)，提高了材料的保溫效果。
3、球料比對(duì)制品強(qiáng)度的影響
隨著材料體積密度的減小，剛玉莫來(lái)石磚的抗壓強(qiáng)度都呈減小趨勢(shì)。在球料比為1:1時(shí)，制品的抗壓強(qiáng)度為8.52MPa；而球料比為4:1時(shí)，制品的抗壓強(qiáng)度降低為2.17MPa，表明氣孔的存在，減小了負(fù)載面積，容易在氣孔附近造成應(yīng)力集中，剛玉莫來(lái)石磚的強(qiáng)度會(huì)隨著氣孔率的增大顯著降低。
4、制品的微觀結(jié)構(gòu)分析
取球料比為4:1的樣品進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。燒成材料呈淺黃，沒(méi)有明顯缺陷和大的氣孔。孔壁薄如蟬翼，肉眼已無(wú)法判斷其厚度�？锥磁c孔洞之間絕大多數(shù)互不連通，只有少數(shù)孔壁有空，使相鄰孔洞聯(lián)通，這表明盡管孔壁很薄，但孔壁的分布十分均勻，材料組織結(jié)構(gòu)比較均勻。
材料的薄壁結(jié)構(gòu)使剛玉莫來(lái)石磚獲得較小的體積密度和較大的氣孔率，也是剛玉莫來(lái)石磚獲得較小熱導(dǎo)率的前提條件；材料內(nèi)晶粒細(xì)小，結(jié)合緊密，是材料在獲得加大氣孔的同時(shí)獲得盡可能高的強(qiáng)度，對(duì)提高剛玉莫來(lái)石磚使用性能和壽命十分有益；孔壁中的封閉氣孔，有利于進(jìn)一步降低材料的熱導(dǎo)率；因此，材料的這種顯微結(jié)構(gòu)，使剛玉莫來(lái)石磚具有低密度、高強(qiáng)度、低導(dǎo)熱的優(yōu)異性能。
5、制品的物相分析
剛玉莫來(lái)石磚的主晶相為莫來(lái)石（80%），還含有少量的剛玉相（15%），玻璃相很少（5%左右）。大量莫來(lái)石相存在，是材料均有良好的耐高溫性能和抗熱震性能。剛玉相增強(qiáng)了材料的高溫耐火性能，提高材料的適用溫度范圍。少量玻璃相的存在，既有利于提高燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力，獲得致密的、高溫強(qiáng)度較高的材料，又有利于使燒結(jié)后材料內(nèi)莫來(lái)石相和剛玉相形成高溫固相直接結(jié)合結(jié)構(gòu)，對(duì)提高剛玉莫來(lái)石磚的高溫強(qiáng)度非常有利。
6、結(jié)論
(1)制備出最小體積密度僅為0.37g/cm³的剛玉莫來(lái)石磚，氣孔率高達(dá)87.37%，熱導(dǎo)率僅為0.22W/(m·K），強(qiáng)度高達(dá)2.17MPa。
(2)制備出的輕質(zhì)剛玉莫來(lái)石磚材料主晶相為莫來(lái)石，并含有少量剛玉相，氣孔分布均勻，孔壁薄而完整并分布有封閉小氣孔，保障材料具有低密度、高強(qiáng)度、第熱導(dǎo)率等特點(diǎn)，綜合性能優(yōu)良。