剛玉隔熱磚最重要的性能(導(dǎo)熱率、強(qiáng)度、抗熱震性)在很大程度上取決于多孔體的結(jié)構(gòu)，即氣孔的形狀，大小及構(gòu)造。本文介紹的研究結(jié)果，有助于有選擇地推廣使用隔熱耐火材料它們是以剛玉球(空心顆粒)為基料組成的半干泥料，用振動(dòng)致密方法制成的制品和加有可燃燼聚苯乙烯添加劑(ncB)的氧化鋁-聚苯乙烯泥料澆注成的制品。研究了 這些制品的陶瓷性能、熱物理性能和機(jī)械性能；研究了均勻致密的和體積密度不同的試制品。
按化學(xué)成份，所研究的試驗(yàn)品是高純的，其重量百分比(多)是：Al203 99.3〜99.7；SiO2 0.1~0.24；Fe203 0.02〜0.05；TiO2 0.2； MgO + CaO 0.15〜0.26i；Na20 0.06~0.2。
該磚的相組成是剛玉，是以空心球?yàn)榛现瞥傻妮p質(zhì)磚。此外有少量堿性β-Al203雜質(zhì)(3%以下)。剛玉晶體大小不同，它取決于制品的生產(chǎn)方法。
由氧化鋁-聚苯乙烯球泥料(聚苯乙烯球直徑小于lmm)澆注制成的，具有體積密度1.6〜1.8g/cm3的磚，其結(jié)構(gòu)為多孔的，孔呈圓形、封閉、隔絕的，孔的最大尺寸為1.5mm，絕大多數(shù)為0.6〜0.9mm。
用球徑小于3mm的剛玉、加入有聚苯乙烯添加劑制成的、體積密度1.1〜1.3g/cm3的磚，以較大氣孔結(jié)構(gòu)為特點(diǎn)，其氣孔也是封閉的、圓形的，最大尺寸2.5mm，絕大多數(shù)為 1.2〜1.7mm。
用小于lmm的剛玉球制成的，體積密度1.6〜1.8g/cm3的輕質(zhì)磚和上述試驗(yàn)磚的區(qū)別是其氣孔結(jié)構(gòu)較細(xì)和分布較均勻，由完整的球及其少量破損球組成，球的最大直徑為0.8mm,•絕大多數(shù)為0.1〜0.5mm，多數(shù)孔呈圓形和不規(guī)則圓形，而用較大尺寸(5〜3mm)的剛玉空心球制成的、體積密度為1.1〜1.2g/cm3的試驗(yàn)品，是以較大的氣孔結(jié)構(gòu)為其特點(diǎn)的。輕質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)是多孔的，多數(shù)氣孔具有圓形和不規(guī)則的形狀。
用氧化鋁-聚苯乙烯泥料澆注制成的磚，在均一的體積密度下，具有高的氣孔率(68〜75%)，這些制品的透氣性也是最大的。耐壓強(qiáng)度依制造方法而定，加有聚苯乙烯添加劑、用澆注法成型的磚具有最大值(20〜30N/mm2。所研究的輕質(zhì)材料的強(qiáng)度，隨溫度的升高而下降，用聚苯乙烯添加劑澆注的磚則下降急劇。用球狀剛玉制的磚和加有聚苯乙烯添加劑澆注成的磚，它們的抗折強(qiáng)度相近似。
用剛玉制的磚具有低的蠕變。這是由于剛玉空心球的組織結(jié)構(gòu)較完善和剛玉晶體大小有差異的結(jié)果。剛玉晶體平均尺寸由75增加到150微米時(shí)，磚的蠕變?cè)?4小時(shí)內(nèi)由4.43%降到0.52%。在這些條件下，對(duì)致密剛玉耐火材料來(lái)說(shuō)，當(dāng)剛玉晶體平均尺寸由41增加到120〜125微米時(shí)，其蠕變?cè)?00小時(shí)內(nèi)由2.5〜2.6下降到O.8〜0.82%。
這種磚具有很高的荷重(0.l/mm2)軟化開(kāi)始點(diǎn)，其耐火度在2000℃以上。耐火材料的溫度線膨脹系數(shù)a差別不大，在320〜1500℃范圍內(nèi)，是0.9.X10-5〜0.96xl0-5k-l，即同致密剛玉磚的溫度線膨脹系數(shù)沒(méi)有差別。由于沒(méi)有高溫多晶型的轉(zhuǎn)化，磚在高溫下的膨脹進(jìn)行相當(dāng)均勻，這兩種磚在lOOO℃以下是0.81%，而添加聚苯乙烯的磚是1.26%，以剛玉球?yàn)榛现瞥傻拇u是1.34%。輕質(zhì)磚的導(dǎo)熱率主要取決于其結(jié)構(gòu)和密度。用球徑小于lmm的，加有聚苯乙烯添加劑制成的磚，具有細(xì)孔狀結(jié)構(gòu)，它們的導(dǎo)熱率最低。
所研究的耐火材料的彈性模數(shù)，實(shí)際上與結(jié)構(gòu)類型無(wú)關(guān)，在常溫下波動(dòng)于7.5X103〜10.7xl03N/mm2之間。彈性模數(shù)隨溫度的增高而下降，達(dá)到1200℃時(shí)，其數(shù)值為4X103〜5.3Xl03N/mm2。這些數(shù)值比致密剛玉磚低一個(gè)數(shù)量級(jí)。表征磚的抗熱震性和決定其使用壽命的、在1750℃下的殘余收縮，在用剛玉球制的磚中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)。而加有聚苯乙烯添加劑的用澆注法制的磚的殘余收縮率為0.8%。
確認(rèn)了剛玉隔熱磚在高溫下具有高的機(jī)械性能和良好的體積穩(wěn)定性。因此，可以推薦以剛玉球?yàn)榛嫌谜駝?dòng)致密法制成的輕質(zhì)磚和加有可燃燼物質(zhì)用澆注法制成的磚，可在高溫?zé)峁ぴO(shè)備的工作層和中間層伊結(jié)構(gòu)-隔熱材料和隔熱材料使用。