高質(zhì)量的氧化鋁空心球是怎么形成的？

氧化鋁空心球的形成過(guò)程是氧化鋁熔液在高壓空氣噴吹下，在很短的時(shí)間內(nèi)(10~30s)完成的。成球過(guò)程實(shí)際上也是一個(gè)快速的冷卻、收縮過(guò)程。氧化鋁的熔點(diǎn)為2050℃，適于吹球的溫度應(yīng)高于熔點(diǎn)200~300℃，即需加熱到2200~2300℃。如果熔液的溫度低、黏度大，就容易吹成厚壁球或蜂窩狀空心球。

吹制氧化鋁空心球分3個(gè)階段：

一是熔化階段，提高溫度、降低熔液黏度;

二是吹球階段;

三是冷卻固化階段。

氧化鋁空心球形成的機(jī)理是一個(gè)氧化鋁高溫熔液經(jīng)噴吹后的快速冷卻的體積收縮變化過(guò)程。這個(gè)過(guò)程是氧化鋁熔液在高壓空氣的噴吹作用下，被吹散成無(wú)數(shù)小液滴。這些小液滴在空中，以拋物線的路線落下。在這個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，小液滴在表面張力和離心力的作用下，首先形成一個(gè)小圓球。當(dāng)小圓球受到驟冷，表面瞬時(shí)產(chǎn)生固化，而球體內(nèi)部仍處于液體狀態(tài)，在離心力作用下，同時(shí)熔液又產(chǎn)生很大的體積收縮，使熔液很快地、很均勻地凝固在空心球外殼上，從而完成了空心球的整個(gè)成球過(guò)程。

空心球內(nèi)部縮孔(收縮)，是來(lái)自氧化鋁在加熱過(guò)程中的體積膨脹。氧化鋁雖然在加熱到1800℃時(shí)只有1.6%~1.8%的線膨脹，但當(dāng)氧化物加熱到熔點(diǎn)溫度時(shí)，當(dāng)物質(zhì)由固相轉(zhuǎn)變?yōu)橐合鄷r(shí)，會(huì)產(chǎn)生20%~40%的體積膨脹。這種體積膨脹是與分子的化學(xué)鍵有關(guān)。當(dāng)分子中的化學(xué)鍵如離子鍵分量越大，熔液的體積與固體的體積差越大，反之共價(jià)鍵分量越大，則體積差越小。氧化鋁由固相轉(zhuǎn)變?yōu)橐合鄷r(shí)，摩爾體積約有23.5%的膨脹。所以熱脹冷縮是形成氧化鋁空心球的根本原因。這與生產(chǎn)熔鑄磚易產(chǎn)生縮孔的道理是一樣的。

吹制氧化鋁空心球時(shí)，氧化鋁的熔液溫度波動(dòng)在2200?2300℃。髙溫液體狀態(tài)的氧化鋁有更大的熱膨脹率。高溫液體的線膨脹系數(shù)一般是固體狀態(tài)的3倍。

高溫液體的內(nèi)部含有一定的氣體分壓，這種分壓加速高溫液體的膨脹，是促進(jìn)氧化鋁空心球形成的重要因素。從電熔剛玉塊料中可以看到有大量蜂窩狀的氣孔。測(cè)定顆粒狀電熔剛玉砂(3?5mm)的顯氣孔率也在10%?15%左右。由此，可以說(shuō)明熔液內(nèi)部有較大的氣體分壓存在。