近年来，稀土氧化物因熔点高、化学活性大、促烧结性好、耐侵蚀性强等优点得到研究人员的广泛关注［７－１０］，其中 Ｙ２Ｏ３ 因其高性价比、高活性被用作莫来石［１１］、尖晶石［１２］、ＡｌＯＮ［１３］等材料的烧结助剂。Ｙｕａｎ等［１４］研究ＣｅＯ２和Ｙ２Ｏ３两种稀土氧化物对镁铝质浇注料性能和结构的影响，发现ＣｅＯ２ 和 Ｙ２Ｏ３ 对尖晶石的原位反应以及材料的稳定性有着不同程度的影响，Ｙ２Ｏ３ 更容易和尖晶石形 成 固 溶 体，而 ＣｅＯ２ 更偏向于进入到六铝酸钙（ＣＡ６）晶格中去。为此，本文以电熔白刚玉、电熔镁砂、活性氧化铝为主要原料，以Ｙ２Ｏ３为添加剂，分别在１３００、１４００、１５００、１６００ ℃温度下保温３ｈ制备铝镁质干式捣打料。研究在不同煅烧温度下添加 Ｙ２Ｏ３ 对铝镁质干式捣打料物相组成、显微结构、烧结性能、力学性能的影响，以期为优化铝镁质干式捣打料的性能提供参考。

１．１ 原料及试样制备

实验所用原料主要有：电熔白刚玉（粒度ｄ≤５ｍｍ），９７电熔镁砂，活性氧化铝（ＣＬ３７０，粒度ｄ ≤３μｍ），Ｙ２Ｏ３ 粉（纯度９９％，粒度ｄ≤５μｍ），外 加１．５％ 的 结 合 剂 。Ｙ２Ｏ３ 的添加量分别为０、０．５％、１．０％、１．５％、２．０％，依次标记为 Ｙ０、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４，试 样 的 配 料 组 成 如 表１所 示。先 将白刚玉、镁 砂、活 性 氧 化 铝 粉、Ｙ２Ｏ３ 细 粉 一 起 置于聚氨酯塑料球磨罐中预混３ｈ，使其均匀混合，然后将骨料、结合剂、预混合细粉依次放入爱立许强力搅拌机中搅拌，混合时间控制在５ｍｉｎ左右；再将混好 的 料 在 ＴＹＥ－５００Ｂ 型手动压力试验机上在７０ＭＰａ压力下压制成 ５０ｍｍ×５０ｍｍ 圆柱形和２５ｍｍ×２５ｍｍ×１４０ｍｍ 长 条 形 试 样，并将成型好的试样置于１１０℃恒温干燥箱中干燥２４ｈ；. 后 将 干 燥 好 的 试 样 分 别 在 １３００、１４００、１５００、１６００ ℃温 度 下 煅 烧３ｈ后 进 行 各 项 检 测。另外，单独将基质部分提取出来压制成２０ ｍｍ×２０ｍｍ 的试样，并分别进行上述相同条件的热处理，然后分析其物相组成和显微结构。 

表１ 试样的配料组成（ｗＢ／％）

１．２ 性能检测

分别 按 ＧＢ／Ｔ５９８８—２００７、ＧＢ／２９９７—２０００、ＧＢ／Ｔ５０２７—２００８测 量 试 样 的 加 热 永 久 线 变 化率、显气孔率、体积密度和常温耐压强度；按 ＧＢ／Ｔ３００２—２００４采用三点 弯 曲 法 测 定 在１６００ ℃温度下煅烧３ｈ后 的 试 样 在１４００ ℃下 保 温０．５ｈ的热态抗折强度；采用 Ｘ 射线衍射仪（ＰｈｉｌｉｐｓＸ’ＰｅｒｔＰｒｏ）分析试样的物相组成，利 用 ＭＤＩＪａｄｅ６．０ 软件计算物相的晶格常数；采用扫描电镜（ＰｈｉｌｉｐｓＸＬ－３０－ＴＭＰ）观察试样的显微结构，并采用 ＰＨＤＥＭＸ能谱仪进行微区元素分析。 

２ 结果与讨论

２．１ 添加 Ｙ２Ｏ３ 对干式捣打料物相组成的影响图１为添 加 不 同 含 量 Ｙ２Ｏ３的试样经 １６００℃保温３ｈ后的 ＸＲＤ图谱。从图１中可以看出，各试样经１６００ ℃保温３ｈ后主晶相均为镁铝尖晶石（ＭｇＡｌ２Ｏ４），随着 Ｙ２Ｏ３ 的引入，试样中开始生成 Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ），且 ＹＡＧ 特征峰的强度随着 Ｙ２Ｏ３ 含量增多而逐渐 增 强 （见 图 １ 中 放 大图）。从图１中尖晶石.强峰的放大图可以看出，随着 Ｙ２Ｏ３ 添加量逐渐增大，尖晶石的衍射峰 朝着低 角 度 的 方 向 偏 移，这是因为稀土氧化物Ｙ２Ｏ３ 具有较高的活性，在高温下易固溶到尖晶石晶格内产生晶格应力

图１添加不同含量 Ｙ２Ｏ３的试样在 １６００ ℃下保温３ｈ后的 ＸＲＤ图谱

图２为添加１．０％Ｙ２Ｏ３ 的试样在不同温 度下保温３ｈ后的 ＸＲＤ图谱。从图２中可以看出，当温 度 为 １４００ ℃ 时，试样中有明显的尖晶石、ＹＡｌＯ３（ＹＡＰ）的衍射峰和较多 Ａｌ２Ｏ３ 的衍射峰；当温度为１５００℃时，ＹＡＰ被 Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）取 代，但试样中仍能观察到微弱的 Ａｌ２Ｏ３衍射峰；当温度进一步升高到１６００ ℃时，Ａｌ２Ｏ３ 衍射峰消失，完全转化为 ＭｇＡｌ２Ｏ４ 和 ＹＡＧ 相

 表２为试样经不同条件热处理后其尖晶石（ＭｇＡｌ２Ｏ４）和 Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２ （ＹＡＧ）的 晶 格 常 数 值。从表 ２ 中 可 以 看 出，试 样 经 １６００ ℃ 煅 烧 后， ＭｇＡｌ２Ｏ４ 的晶格常数随着 Ｙ２Ｏ３ 的 引 入 量 增 多而逐 渐 增 大，而 Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２的晶格常数变化不明显，这是因为 Ｙ３＋ 在高温下更易固溶到 ＭｇＡｌ２Ｏ４晶格中取代Ａｌ３＋ 的位置，且Ｙ３＋ 的 半 径 大 于Ａｌ３＋表２ 经不同条件热处理 后 ＭｇＡｌ２Ｏ４ 和 Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２的 晶 格的半径，导致其晶格参数发生改变。从表２中还可以看出，对于 Ｙ２Ｏ３ 含量为１．０％的试样 Ｙ２，随着煅 烧 温 度 升 高，ＭｇＡｌ２Ｏ４ 的 晶 格 常 数 逐 渐 减小，这是由于 ＭｇＡｌ２Ｏ４ 中 ＭｇＯ／Ａｌ２Ｏ３ 质量比变小引起的［１３］。

２．２ 添加 Ｙ２Ｏ３ 对干式捣打料显微结构的影响图３为添 加 不 同 含 量 Ｙ２Ｏ３ 的 试 样 经 １６００℃煅烧３ｈ后的 ＳＥＭ 照片和 ＥＤＳ图谱。从图３中可以看出，未添加 Ｙ２Ｏ３ 的试样内仅存在尖 晶石颗粒，且结构疏松，添加 Ｙ２Ｏ３ 后，试 样 的 烧 结性能和致密度明显改善，当 Ｙ２Ｏ３ 加入量为０．５％时，试样中除了尖晶石外，还可以观察到亮白色圆颗粒状物 质，分 布 在 灰 色 尖 晶 石 晶 间，结 合 图 ３ （ｆ）所示的 ＥＤＳ能 谱 可 知，亮 白 色 圆 颗 粒 状 物 质为Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）。从图３中还可以看出，当Ｙ２Ｏ３加入量为１．０％时，试样的致密度进一步提高，尖晶石结构逐渐发育良好，呈规则的正八面体形貌；