一、结合剂形成高强度陶瓷结合相
常规耐火砖多用粘土结合、水泥结合;磷酸盐砖采用磷酸、磷酸盐作为结合剂。
常温养护阶段:磷酸盐与高铝骨料(Al₂O₃)发生反应,生成磷酸铝凝胶,把颗粒牢牢粘结;
中温烘烤(300~600℃):凝胶脱水固化,生成磷酸铝晶相(AlPO₄);
使用温度(800~1350℃):逐步发生固相反应,形成坚硬、稳定的陶瓷结合网络。
磷酸铝本身硬度高、抗压强度大,包裹在骨料颗粒表面,颗粒之间不是松散咬合,而是被硬质结合相焊合在一起。
普通粘土砖多为颗粒点状接触;磷酸盐砖是连续硬质结合相包裹骨料,抵抗摩擦切削能力大幅提升。
二、气孔率低、结构致密
合理生产工艺下磷酸盐砖显气孔率可以做到低:
气孔是耐磨的薄弱点:摩擦受力时气孔周边容易产生应力集中,颗粒剥落;
磷酸盐泥浆可塑性好,成型后烧结、热处理后结构致密,连通气孔少。
接触面受冲刷、摩擦时,不容易发生表层颗粒崩落。
三、高温下强度下降幅度小(中高温耐磨优势明显)
很多耐火材料常温强度还行,一到600~1200℃强度大幅跌落,耐磨性跟着变差。磷酸铝结合体系在600~1300℃区间强度保持率高,不会出现粘土砖常见的“中温强度低谷”。水泥结合浇注料、普通耐火砖恰恰在这个温度段强度显著下滑,所以在窑内中高温冲刷工况,磷酸盐砖耐磨优势特别突出。
磷酸盐砖耐磨:磷酸盐反应生成硬质磷酸铝结合相,构建连续高强度基质,低气孔致密结构,并且在中高温区间能够维持较高强度,不易发生颗粒冲刷剥落。