Al2O3-ZrO2-Cr2O3-SiO2(AZCS)材料是一种新型熔铸耐火材料，该材料在高温、高侵蚀性条件下的抗侵蚀性能优于其他类型的电熔耐火材料。为了研究该材料对硼硅酸盐玻璃熔体的抗侵蚀行为，利用含B2O3质量分数约12%的硼硅酸盐玻璃固化体对AZCS材料在1 500 ℃条件下进行侵蚀试验。结果表明：AZCS材料在侵蚀后，按照侵蚀程度可划分为变质层、过渡层、中心层。中心层变化很小，该层仍存在大量的铝-铬固溶体和斜锆石相，只有少量新形成的镁铝尖晶石相；渗入材料的MgO与固溶体反应，在原位形成镁铝尖晶石，并部分取代原有位置上的铝-铬固溶体。在过渡层中镁铝尖晶石形成的量达到最大，铝-铬固溶体溶解消失，该层存在的相为镁铝尖晶石相与斜锆石相；在变质层中基本只存在未被溶解的Cr2O3相，Cr2O3结构松散，呈蠕虫状形貌，铝-铬固溶体、斜锆石及镁铝尖晶石均溶解消失。

通过静态侵蚀和动态侵蚀实验研究高锂玻璃对熔铸锆刚玉砖的侵蚀程度，测试了实际生产中高锂玻璃液对窑炉中的熔铸锆刚玉砖侵蚀后的表面成分，分析了高锂玻璃对熔铸锆刚玉砖侵蚀严重的原因。研究结果表明，原料中的锂元素对熔铸锆刚玉砖的侵蚀严重，这是由于锂离子半径小且化合价低，扩散系数大，更容易与熔铸锆刚玉砖中的酸性氧化物SiO2和两性氧化物A12O3反应，进而造成侵蚀。

电熔锆刚玉(AZS)制品的缺陷表现为热裂纹、粘砂、表面颜色不均、表层气孔、致密度低、脉纹、橘皮和尺差等,这些缺陷既与原料、熔化工艺相关,也与硅砂的固有性能有很大关联。研究表明,经过1 810 ℃高温浇铸后的回收型砂,即旧砂生产的电熔砖与专业新砂生产的电熔砖性能相似甚至更优,如纯净度更高、耐火度更高、热膨胀系数更低,回收型砂改变了硅砂的固有性能。正确反复使用旧砂,可简化过程质量控制程序,提高电熔砖表面和内在品质,降低生产制造成本。

采用溶胶-凝胶技术合成Al2O3刚玉前驱体, 以SiO2-MgO-CaO为助烧剂, α-Al2O3纳米粉体为晶种, 利用传统烧结技术制备微晶陶瓷刚玉(SG)磨料。借助透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)及热重-量热扫描(TG-DSC)等技术分析了晶种的特性和凝胶前驱体的热学性能, 探讨了烧结温度和烧结时间对SG磨料微观结构和力学性能的影响。结果表明, 纳米α-Al2O3晶种的添加使θ-Al2O3α-Al2O3相变温度降低了250 ℃。单颗粒抗压强度和密度随烧结温度的升高和烧结时间的延长先增大后减小, 晶粒形貌由等轴晶转变为片状晶。在1 320 ℃烧结45 min制备的SG磨料的单颗粒抗压强度和密度分别为40.2 N和3.88 g/cm3, 平均晶粒粒径为0.56 μm, 优于用传统烧结技术制备的微米晶种磨料样品。

刚玉-Ti2O3共存物相是通过调整低钛铁的冶炼工艺得到的一种冶金副产品，其中Al2O3和Ti2O3两相独立存在，可以作为耐火材料原料使用。通过热重-差热结合热力学分析得知原料中的Ti2O3在700℃左右开始氧化反应，Al2O3和TiO2在1 263 ℃左右开始反应，将原料在不同温度空气气氛下保温3 h烧成，由XRD结合SEM结果可知在800 ℃左右Ti2O3完成氧化反应，在1 300 ℃受钛酸铝分解反应的影响，只有部分TiO2和Al2O3在刚玉交界处反应生成片状Al2TiO5。随着烧成温度升高至1 400℃和1 500 ℃，Al2O3和TiO2生成Al2TiO5的反应逐渐完成，在片状的基础上生成了典型的柱状的钛酸铝。

使用NX(西门子)软件建立玻璃电熔炉立体模型,通过逻辑函数控制刚玉砖的自动拆分,最终实现了参数化控制刚玉砖的拆分工作,有效提升了工作效率,降低了差错率。

高温下刚玉质浇注料中铝酸钙水泥结合剂与基体发生反应生成片状六铝酸钙相, 可以有效改善材料的抗热震性, 但引入过多水泥会产生较大的体积膨胀, 从而影响材料性能。为此, 采用六铝酸钙骨料部分或全部取代板状刚玉骨料制备浇注料, 在确保体积稳定性的同时发挥了六铝酸钙的增韧效应, 研究了骨料气孔特性对浇注料养护后和高温处理后材料力学性能的影响, 并借助楔形劈裂实验, 研究其断裂行为。结果表明, 25℃养护下, 相比于板状刚玉, 六铝酸钙骨料中气孔产生的吸释水效应, 促进了在骨料周围生成更多水化产物, 加快了水泥水化反应, 使骨料与基质间的界面结合更好。经 1 600℃热处理后水化产物转变成为 CA6相, 使材料中骨料与基质界面强度提高, 且材料断裂过程中裂纹在骨料内扩展的比例增加, 结合样品的断裂能和特征长度等参数, 浇注料中加入 30%CA6骨料时具备昀好的抗裂纹扩展能力。

为了探究不同来源板状刚玉的使用性能差异, 从而通过对原料的针对性选择实现耐火制品的长寿化应用。以不同碱度的钢包渣为侵蚀介质对 3种不同显微结构特征的板状刚玉骨料进行侵蚀实验, 揭示了不同显微结构对板状刚玉骨料抵抗熔渣侵蚀过程中界面反应的影响, 明确了高碱度与低碱度环境下的优势孔隙结构与作用机制。研究表明: 由于气孔簇结构的数量与侵蚀过程中的氧化铝溶解量成正比, 在高碱度条件下 (CaO和 SiO2质量比大于 4), 渣料界面会生成二铝酸钙 (CA2)及六铝酸钙(CA6)的复合层状结构, 起到一定的保护作用, 复合层的厚度与气孔簇的数量成反比；在低碱度条件下 (CaO和 SiO2质量比约等于 1), 圆形孔隙结构特点导致熔渣内生成大量 CA6细晶结构, 抗侵蚀效果较差, 而少量的气孔簇结构导致在骨料表面形成 CA6沉积层并生成更大尺寸 CA6晶体桥接区域, 从而抵抗熔渣侵蚀。

铬刚玉浇注料是重要的危废焚烧炉炉衬材料之一，但危废来源广泛，成分复杂，导致炉渣的成分存在差异，从而影响炉衬的使用寿命。本文以铝酸钙水泥结合铬刚玉浇注料为研究对象，选取了富含CaO、Fe2O3和SiO2的三种典型危废炉渣，研究了上述危废炉渣对铬刚玉浇注料烧成前后的侵蚀/渗透行为和Cr(Ⅵ)形成的影响。结果表明，材料的抗渣侵蚀和渗透性能与渣的黏度、渣与材料的界面反应以及材料的孔隙结构有关。就渗透性而言，高SiO2渣和高Fe2O3渣与材料界面反应后形成了低熔点的霞石等物相，促进了渣渗透；高CaO渣与材料反应后形成了高熔点的六铝酸钙等物相，减缓了渣渗透，造成渣渗透深度顺序为高SiO2渣>高Fe2O3渣>高CaO渣。相比之下，将材料进行烧成处理可以显著降低基质中CaO的反应活性，而且可以实现微孔化，渣的渗透行为受到抑制，尤其是高SiO2渣的渗透显著降低。静态坩埚抗渣侵蚀性与渣液的渗透行为有关，由于渣的显著渗透行为，反而降低了渣的侵蚀指数。高CaO渣与试样反应后渣液黏度上升，且生成高熔点的铝酸钙相减缓渣液渗透，渣作用在材料界面时间增长，导致高CaO渣的侵蚀指数略高。

近年来, 低温热处理刚玉出现在宝石交易市场, 由于其特征容易与天然刚玉混淆, 如何鉴定低温热处理刚玉成为宝石实验室的研究热点。 在弱氧化氛围, 360, 610和650 ℃条件下, 先后对9粒刚玉进行了热处理实验, 并采用显微拉曼定性分析刚玉中的包裹体、 显微镜下观察包裹体形貌、 显微红外光谱分析含水矿物包裹体中羟基的特征峰等方法, 对刚玉低温热处理前后的特征进行了对比研究。 热处理实验揭示: 600 ℃左右温度、 弱氧化氛围已能有效去除刚玉中的蓝色调, 并增强红色, 可达到热处理改善或改变刚玉颜色的目的。 研究结果表明: 针铁矿、 高岭石、 勃姆石等含水矿物包体主要存在于刚玉的开放裂隙中, 硬水铝石、 磷灰石、 云母等含水矿物包体主要存在于刚玉晶体中。 针铁矿热处理前红外光谱可显示与羟基相关的3 435 cm-1吸收峰, 并伴有以3 185 cm-1为中心的吸收宽带, 经360 ℃热处理后相关吸收消失, 其颜色由亮黄色变为红色; 高岭石热处理前红外光谱在3 620, 3 648, 3 670和3 698 cm-1附近显示一组与羟基相关的吸收峰, 经610 ℃热处理后相关吸收峰消失; 勃姆石热处理前红外光谱显示与羟基相关的3 086和3 311 cm-1吸收峰, 经610 ℃热处理后相关吸收峰消失。 硬水铝石包裹体通常呈针状, 热处理前红外光谱显示与羟基相关的1 980和2 110 cm-1吸收峰, 经610 ℃热处理后相关吸收峰消失, 但仍保持针状晶形假像; 磷灰石包体通常呈透明柱状或粒状晶形, 由于OH与F相互作用, 红外光谱在3 550 cm-1附近显示与羟基相关的吸收峰, 610 ℃热处理后相关吸收峰仍然存在, 磷灰石包体的形貌未见改变; 白云母呈近透明无色片状晶形分布于刚玉中, 红外光谱在3 624 cm-1附近显示与云母中羟基相关的吸收峰, 650 ℃热处理后这一吸收峰仍然存在, 云母的形状未见变化, 透明度略微降低。 通过实验, 证明含水矿物包裹体对于鉴定低温热处理刚玉具有重要作用。