CN108726849A

CN108726849A - 包括β氧化铝的耐火物体

Info

Publication number: CN108726849A
Application number: CN201810547685.XA
Authority: CN
Inventors: O·赛特
Original assignee: Saint Gobain Industrial Ceramics Inc
Current assignee: Saint Gobain Ceramics and Plastics Inc
Priority date: 2011-04-13
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2018-11-02
Anticipated expiration: 2032-04-13
Also published as: RU2013148633A; RU2656647C1; KR101929733B1; CN108726849B; MY185000A; TWI572579B; US20120263929A1; KR20140018965A; EP2697177B1; WO2012142348A4; US9216928B2; WO2012142348A3; WO2012142348A2; CN103492327A; TW201240941A; JP2014515721A; EP2697177A4; JP5762623B2; EP2697177A2

Abstract

本发明涉及包括β氧化铝的耐火物体。一种耐火物体可以包括一种β氧化铝。在一个实施例中，该耐火物体能够被用于一种玻璃熔融法中。在另一个实施方案中，该耐火物体可以具有的Al₂O₃总含量是按重量计至少10％。另外，当该耐火物体的表面暴露于一种包括Al‑Si‑Mg氧化物的熔融玻璃时，可以不沿着该耐火物体的表面形成Mg‑Al氧化物。在一个具体的实施例中，一种耐火物体可以处于一种玻璃溢流形成块的形式，该玻璃溢流形成块用于形成包括Al‑Si‑Mg氧化物的玻璃物体。当形成该玻璃物体时，该玻璃材料接触了该β氧化铝，并且在该玻璃材料流动的过程中，不沿着该β氧化铝在其表面上形成Mg‑Al氧化物。

Description

包括β氧化铝的耐火物体

本申请是申请日为2012年4月13日、申请号为2012800176328、发明名称为“包括β氧化铝的耐火物体及其制造和使用方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本申请总体上涉及一种包括β氧化铝的耐火物体以及其制造和使用方法。

背景技术

包含氧化镁的碱性硅铝酸盐玻璃(alkali alumino-silicate glass)一直用于机械性能更加重要的应用中。可以使用一种熔融拉拔法来形成这些玻璃，其中液体玻璃流过由锆石材料制成的一种玻璃溢流形成块的唇缘，并且在该玻璃溢流形成块的底部融化形成一种玻璃板材。在与碱性硅铝酸盐玻璃接触时，锆石(ZrSiO₄)在接近玻璃形成温度的温度下分离成ZrO₂以及SiO₂。更高的SiO₂含量在其溶解在玻璃中时可能导致气泡的形成。ZrO₂可以在界面处产生ZrO₂固体结节，然后这些固体结节可以被释放到玻璃中，从而形成缺陷。因此，该玻璃溢流形成块具有降低的寿命，因为当锆石材料从玻璃溢流形成块的本体受到侵蚀的同时制造的玻璃被一种所不希望的、不利地影响了其特性的元素所污染。

发明内容

本发明提供一种包括β氧化铝的耐火物体。

第一方面，一种耐火物体可以包括Al₂O₃，并且至少约50％的Al₂O₃包括一种β氧化铝，其中该耐火物体可以用于玻璃熔融法中。

第二方面，一种耐火物体可以具有的Al₂O₃总含量是按重量计至少10％。当该耐火物体的表面暴露于一种包括Al-Si-Mg氧化物的熔融玻璃中时，可以不沿着该耐火物体的表面形成Mg-Al氧化物。该耐火物体可以用于一种玻璃熔融法中。

附图说明

通过参见附图可以更好地理解本披露，并且使其许多特征和优点对于本领域的普通技术人员变得清楚。

图1是一个简图，展示了一个耐火物体的具体实施方案。

图2是一个简图，展示了一个玻璃溢流形成块的具体实施方案。

图3是一个简图，展示了一个特定组的玻璃溢流形成块的不同截面的透视图。

图4是包括一个本体的耐火物体的图示。

图5是包括在一个本体上的涂层的耐火物体的图示。

图6是包括在一个本体上的涂层的耐火物体的图示，其中该涂层包括多个不连续的层。

图7是一个简图，展示了由该玻璃溢流形成块形成了一个特殊的玻璃板材。

图8是一个简图，展示了在玻璃生产的过程中一个玻璃溢流槽的截面设置。

图9到图11是多种不同的含β氧化铝的耐火材料在暴露于一种熔融的碱性Al-Mg-Si玻璃之后的截面部分的SEM图像。

图12是一个表，该表包括使用不同的研磨和烧结条件形成的耐火物体的组成、物理特性以及腐蚀特性的数据。

图13是一个X-射线衍射图像，展示了在含β氧化铝的耐火材料样品的一部分与一种碱性Al-Mg-Si玻璃之间的一个界面的截面视图。

图14是一个X-射线衍射图像，展示了从该界面上移除的、图13样品本体的一部分的截面视图。

在不同的图中使用相同的参考符号表示相似的或相同的事项。

具体实施方式

提供与这些附图相结合的以下说明用来帮助理解在此披露的传授内容。以下讨论将集中在这些传授内容的具体实现方式和实施方案上。提供这种集中用来帮助描述这些传授内容并且不应该将其解释为对这些传授内容的范围或适用性的一种限制。

如在此所用的，术语“包括(comprises)，”、“包括了(comprising)，”、“包含(includes)，”、“包含了(including)，”、“具有(has)，”、“具有了(having)，”或它们的任何其他变形均旨在覆盖一种非排他性的涵盖意义。例如，包括一系列特征的一种工艺、方法、物品、或装置并非必须仅限于那些特征，而是可以包括未明确列出的或这种工艺、方法、物品、或装置所固有的其他特征。另外，除非有相反意义的明确陈述，“或者”指的是一种包含性的或者而不是一种排他性的或者。例如，条件A或B是通过以下的任一项而得到满足：A是真(或者存在)且B是假(或者不存在)，A是假(或者不存在)且B是真(或者存在)，以及A和B均为真(或者存在)。

使用“一种/一个(a/an)”来描述在此说明的要素和组成部分。这样做仅是为了方便并且为了给出本发明范围的一般性意义。这种说法应该被阅读为包括一个或至少一个，并且单数还包括复数，或反之亦然，除非它清楚地是另有所指。例如，当在此说明的是一个单个器件时，可以使用多于一个的器件代替一个单个器件。类似地，当在此说明的是多于一个的器件时，可以用单个器件来代替这一个器件。

术语“氧化铝”旨在表示一种化合物Al₂O₃，该化合物可以表达为具有Al₂O₃作为此类化合物的分子式内的一个构成组，或其任一组合。氧化铝的实例包括：α-Al₂O₃、β氧化铝、莫来石、铝酸钠、另一种适合的基于Al₂O₃的化合物、或它们的任一组合。

除非明确地说明了相反意思，否则术语“β氧化铝”是指任何单独的β氧化铝化合物、多种单独的β氧化铝化合物中的全部或任何子集、或者多种β氧化铝化合物的任一组合(例如，这些β氧化铝化合物的一种混合物)。示例性的β氧化铝化合物在本说明书中描述。

当指提及一个数值时，术语“平均化的”旨在表示一个平均值、一个几何平均数、或一个中间值。

与元素周期表内的列相对应的族数使用了如在第81版(2000-2001)的化学和物理CRC手册(CRC Handbook of Chemistry and Physics)中可见的“新符号”公约。

除非另有定义，在此使用的所有技术和科学术语具有与在此说明的这些特征所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。这些材料、方法和实例仅是解说性的并且无意加以限制。就在此未经说明之范围而言，关于具体材料和加工行为的许多细节是常规的并且可以在用作耐火材料的陶瓷材料领域之内的教科书以及其他来源中找到。

根据在此说明的多个实施方案，一种耐火物体可以包括β氧化铝并且具有一种或多种特性，这种或这些种特性更适合于形成包括铝、硅、以及镁(“Al-Si-Mg玻璃”)的玻璃。在一个实施方案中，由于当该β氧化铝暴露于一种熔融的碱性Al-Si-Mg玻璃中时，β氧化铝较不可能形成一种Mg-Al氧化物层，因此，该β氧化铝实质上防止了多个Mg-Al颗粒被携带进入到正在形成的玻璃中。在阅读本说明书之后，熟练的业内人士将会理解并非在所有的实施方案中都要求所有的特性，并且因此多种特性的说明意味着展示而非限制在此说明的概念。

该耐火物体可以具有一个本体或一个覆盖在该本体上面的涂层，其中该本体或涂层包括一种含β氧化铝的陶瓷材料。该陶瓷材料可以包含至少10wt％的Al₂O₃总含量，无处是处于α-Al₂O₃、β氧化铝、另一种氧化铝化合物、还是它们的任一组合的形式。这种烧结的陶瓷材料可以具有至少约50wt％、约60wt％、约70wt％、约80wt％、约85wt％、约90wt％、约93wt％、约95wt％、约97wt％的Al₂O₃总含量，无处是处于α-Al₂O₃、β氧化铝、另一种氧化铝化合物、还是它们的任一组合的形式。在该陶瓷材料中，Al₂O₃总含量的至少约40wt％、至少约50wt％、至少约75wt％、至少约90wt％、或至少约95wt％是来自β氧化铝。

该β氧化铝可以包括1族元素、2族元素、稀土元素、Pb、或它们的任一组合。为了本说明书的目的，稀土元素包括Sc和镧系元素。在一个实施方案中，该掺杂剂可以包括Na₂O、K₂O、Li₂O、Cs₂O、MgO、BaO、SrO、PbO、Sc₂O₃、La₂O₃、Pr₂O₃、Nd₂O₃、ZnO、或它们的任一组合。该掺杂剂可以添加到该α-Al₂O₃中并且帮助将该α-Al₂O₃转化成β氧化铝，并且因此该掺杂剂可以被称为一种β转化材料。在另一个实施方案中，可以将掺杂剂添加到β氧化铝以便改变该β氧化铝的特性，如机械强度、扩散、等等。

在一个实施方案中，β氧化铝包括具有的分子式为11Al₂O₃·X A₂O的β’氧化铝，其中A是1族元素，并且X是处于1到1.6的范围内。在另一个实施方案中，β氧化铝包括具有的分子式为5Al₂O₃·1Z的β”氧化铝，其中Z是A₂O并且A是一价态的一种元素，或Z是MO并且M是二价态的一种元素。在另一个实施方案中，β氧化铝包括具有的分子式为15Al₂O₃·4MgO1A₂O的β”’氧化铝，其中A是一个1族元素。β’氧化铝具有的Al₂O₃总含量是处于约87mol％到约92mol％的范围内，β”氧化铝具有的Al₂O₃总含量是约83mol％，并且β”’氧化铝具有的Al₂O₃总含量是约75mol％。

该陶瓷材料可以包括另一种掺杂剂，如一种烧结剂。在一个具体的实例中，该烧结剂可以帮助减低孔隙率，如果该耐火物体稍后暴露于一种腐蚀环境中的话，这可以帮助改进抗腐蚀能力。一个示例性的烧结剂可以包括Ta₂O₅、Nb₂O₃、Nb₂O₅、TiO₂、Fe₂O₃、MnO、CuO、另一种适合的烧结剂、或者它们的任一组合。在一个具体的实施方案中，当如前面说明的这种具体的掺杂剂也可以用作一种烧结剂(如Ta₂O₅、Nb₂O₃、或者Nb₂O₅)时，则不使用一种单独的烧结剂。

该陶瓷材料可以包含又另一种掺杂剂，该掺杂剂可以帮助保持该陶瓷材料中的粒径，避免其变得过大。这样一种掺杂剂可以包括稀土元素的氧化物，Ta₂O₅、Nb₂O₃、Nb₂O₅、ZnO、MgO、ZrO₂、HfO₂、或它们的任一组合。在一个具体的实施方案中，该稀土元素氧化物可以包括Y₂O₃、Sc₂O₃、Yb₂O₃、Pr₂O₃、Sm₂O₃、Gd₂O₃、La₂O₃、Ce₂O₃、Dy₂O₃、或它们的任一组合。

在一个实施方案中，该β转化材料的或其相应的掺杂剂的或多种掺杂剂组合的量值，当作为该本体或该涂层的陶瓷材料内的金属氧化物(例如，Na₂O，BaO)来表达时，可以是至少约2.1mol％、至少约2.5mol％、或至少约4.5mol％。在另一个实施方案中，该量值可以是不大于约26mol％、不大于约17mol％、或不大于约13mol％。在另一个实施方案中，该金属氧化物的含量可以表达为与α-Al₂O₃相比较的一个mol％。具体地说，当使用Na₂O、K₂O、La₂O₃、以及Sc₂O₃中的任何一种或多种时，该β氧化铝可以包括至少约2.1mol％的这些金属氧化物。

关于其他掺杂剂，在该本体或涂层的陶瓷材料内的任何这种掺杂剂的量值，当作为金属氧化物来表达时，可以是至少约0.02wt％、至少约0.11wt％、至少约0.2wt％、或至少约0.5wt％。在另一个实施方案中，该量值可以是不大于约5wt％、不大于约4wt％、不大于约3wt％、不大于约2wt％、或者不大于约1.5wt％。

在一个具体的实施方案中，一些杂质可能不会存在或保持在一个相对低的量值，因为此类杂质可能允许烧结陶瓷的粒径变得不可接受的大。TiO₂、CaO、SiO₂、Fe₂O₃、Na₂O、或它们的任一组合的浓度可以是不大于约2wt％、不大于约1.5wt％、不大于约0.9wt％、或不大于约0.5wt％。

这些掺杂剂起始材料可以具有任何氧化态，如M²⁺、M³⁺、M⁴⁺、M⁵⁺或它们的任一组合，其中M是该掺杂剂内的一种金属元素。可以将该掺杂剂作为以上任何一种氧化物来引入。例如，该掺杂剂可以是Na₂O、K₂O、Li₂O、MgO、BaO、SrO、La₂O₃、Sc₂O₃等。可替代地，与金属氧化物相对，上述元素中的任一种可以作为的硼化物、碳化物、碳酸盐、硝酸盐、卤化物、磷酸盐、硫酸盐、或类似物来添加。此外，一种或多种掺杂剂可以作为一种氧化物与硼化物、碳化物、碳酸盐、硝酸盐、卤化物、磷酸盐、硫酸盐、或它们的任一组合相结合地添加。在又一个实施方案中，该掺杂剂可以处于一种金属铝酸盐的形式，如铝酸钠、铝酸钾、或类似物。在一个实施方案中，该掺杂剂起始材料可以是一种粉末，它处于具有的平均的粒子尺寸不大于约30μm的粒子的形式，在另一个实施方案中，该平均的粒子尺寸是不大于约20μm，并且在另外一个实施方案中，该平均的粒子尺寸是不大于约15μm。在一个实施方案中，该平均的粒子尺寸是至少约0.1μm，在另一个实施方案中，该平均的粒子尺寸是至少约0.5μm，并且在另外一个实施方案中，该平均的粒子尺寸是至少约1μm。

陶瓷材料可以由α-Al₂O₃、β氧化铝、铝酸钠、另一种氧化铝化合物、β转化材料、或它们的任一组合来形成。当该起始材料包括α-Al₂O₃时，一种β转化材料(例如，Na₂O)可以添加的量值为足以将该α-Al₂O₃转化为β氧化铝。当该起始材料包括β氧化铝时，可以使用一种β转化材料。

该方法和起始材料可以取决于该陶瓷材料是被用于该耐火物体的本体还是涂层、以及是否使用了一种烧结技术、一种铸造技术、或其一种组合。

在一个实施方案中，该耐火物体的本体可以包括使用一种烧结技术形成的陶瓷材料。在一个具体的实施方案中，可以形成一个生坯并且然后将其烧结以便形成该耐火物体。起始材料可以包括金属氧化物的粉末。氧化铝粉末可以处于具有的平均颗粒尺寸不大于约50μm的颗粒的形式。在一个实施方案中，该平均颗粒尺寸是不大于约20μm，在另一个实施方案中，该平均颗粒尺寸是不大于约12μm，并且在另外一个实施方案中，该平均颗粒尺寸是不大于约9μm或不大于约3μm。在一个实施方案中，该平均颗粒尺寸是至少约0.1μm，在另一个实施方案中，该平均颗粒尺寸是至少约0.5μm，并且在另外一个实施方案中，该平均颗粒尺寸是至少约0.9μm。

在一个实施方案中，这些粉末可以被干磨或湿磨以获得一种希望的颗粒尺寸。可以使用一种行星式球磨机或多个辊。Al₂O₃干磨(“Al₂O₃干”)可以包括将一种耐火材料块在具有α-Al₂O₃容器以及α-Al₂O₃研磨介质的一个行星式球磨机中研磨。ZrO₂干磨(“ZrO₂干”)是与Al₂O₃干磨相同的，除了该α-Al₂O₃容器以及α-Al₂O₃研磨介质被一种ZrO₂容器以及ZrO₂研磨介质所代替之外。Al₂O₃湿磨(“Al₂O₃湿”)可以包括在多个辊上使用一种Al₂O₃容器以及一种α-Al₂O₃研磨介质或一种ZrO₂研磨介质和水来研磨耐火材料块。粉碎更粗的粉末的一个球磨过程以及使用一个带有更精细介质的磨碎机或球磨机进行精细研磨的额外步骤，还可以用于将该粉末的颗粒尺寸减少到所要求的尺寸。在另一个实施方案中，可以喷磨这些粉末中的一种或多种。还可以使用多种研磨技术的任一组合。在阅读了本说明书之后，熟练的业内人士将会认识到在不背离在此说明的这些概念的情况下可以使用其他材料。

在研磨之后，在这种研磨的粉末上收集颗粒分布数据。该颗粒分布可以包括10百分位数(10^th percentile)、50百分位数(50^th percentile)、以及90百分位数(90^thpercentile)的颗粒尺寸。如在此使用的，一个D10值表示10百分位数，一个D50值表示50百分位数，并且一个D90值表示90百分。因此，D50对应于中值。在一个实施方案中，这种研磨的粉末的颗粒尺寸的D10值是不大于约9微米、不大于约3微米、不大于约2微米、或不大于约0.9微米。在另一个实施方案中，这种研磨的粉末的颗粒尺寸的D50值是不大于约20微米、不大于约12微米、不大于约9微米、不大于约3微米、不大于约2微米、或不大于约0.9微米。在另外一个实施方案中，这种研磨的粉末的颗粒尺寸的D90值是不大于约90微米、不大于约40微米、不大于约30微米、不大于约9微米、不大于约2微米。该粉末可以具有的比表面积是至少约0.5m²/g、至少约0.9m²/g、至少约1.1m²/g、或至少约1.5m²/g。

如果需要或希望的话，可以使用的一种另外的材料可以包括：粘合剂、溶剂、分散剂、增稠剂、抗絮凝剂、另一种适合的成分、或者它们的任一组合。在一个实施方案中，该另外的材料可以包括非金属的化合物。在另一个实施方案中，该另外的材料可以包括一种有机化合物、水、或者类似物。

可以将这些粉末和另外的材料进行组合并且成型以便将一个生坯形成为一种希望的形状。在一个实施方案中，这些粉末和另外的材料可以与水进行混合以便形成一种浆料。成型可以使用一种技术来完成，如滑移浇铸、单轴压制、等静压、凝胶灌制、振动压铸、或者它们的任一组合。该形状可以是直线的、圆柱形的、球形的、椭圆体的、或几乎任何其他形状。在一个具体的实施方案中，该生坯可以处于直线块的形状，这个直线块被称为一个毛坯，这个毛坯可以在随后被机加工以便形成一种玻璃溢流形成块。在另一个实施方案中，该生坯能够被结构化，其方式为与最终的耐火物体更紧密地匹配从而减少任何另外的机械加工的程度。例如，当该耐火物体包括一种玻璃溢流形成块时，该生坯的形状可以更紧密地采取该玻璃溢流形成块的形状，以便减少随后机加工的量以及将要丢弃的陶瓷材料。更具体地说，该生坯可以具有与一个楔形部分相邻的直线部分。该直线部分对应于其中将要形成一种玻璃溢流槽的区域。在另一个实施方案中，该生坯可以被成型为具有与该楔形部分相邻的玻璃溢流槽。

在形成该生坯之后，在一个烘箱、加热器、加热炉、或者类似物中将该生坯进行加热以便形成包括一种烧结的陶瓷材料的耐火物体。这种加热方法可以包括一种初始加热，其中湿气、溶剂、或者另一种挥发性组分被蒸干，有机材料被蒸发、或者它们的任一组合。这种初始加热可以进行的温度的范围是约100℃到约300℃，持续的时间段的范围是约2小时至约400小时。在这种初始加热之后，烧结可以进行的温度范围是约1400℃到约1700℃，持续的时间段的范围是约10小时至约100小时以便形成该耐火物体的本体。在一个具体的实施方案中，该烧结可以在不大于约1650℃或不大于约1600℃的温度下进行。在烧结的过程中，可能发生一些收缩，并且该本体体可能小于该生坯。

该烧结可以在一个开放容器(如一个开放的马弗炉)或一个密闭容器(如一个密闭的马弗炉)中进行。一个密闭容器可以帮助避免该β氧化铝变成α-Al₂O₃。在该β氧化铝中使用的一些掺杂剂，如Na₂O，可以在用于烧结的相对高的温度的过程中挥发掉。当损失该掺杂剂时，该β氧化铝会变成α-Al₂O₃。当使用一种密闭容器时，其周围可以包括一个与该耐火物体分开的源，这个源提供了一个额外量的金属元素，这些元素可以在该耐火物体的烧结过程中帮助减少变化成α-Al₂O₃的β氧化铝的量值。例如，当该β氧化铝包括Na时，该密闭容器可以包括一个源，这个源提供了一个额外量值的Na以便在烧结该β氧化铝时帮助减少Na₂O的挥发损失。该额外量的Na能够以一种饱和气氛的NaOH、Na盐、铝酸钠、β氧化铝(位于该本体之外)、或类似物的形式提供。

如果将该耐火物体的本体进行烧结，该本体的表面部分可以具有一些转化为α-Al₂O₃的β氧化铝，或者可以具有与该本体的中心处的β氧化铝含量相比更低的β氧化铝含量。该表面部分可以是至少约2μm厚、至少约20μm厚、至少约50μm厚、或至少约110μm厚、或者甚至更厚，如一直到4mm厚。可以将该表面部分去除，这样该本体的一个暴露的表面具有比如果不去除该表面部分的情况相比更高的β氧化铝。

可以使用一种铸造技术，如熔融铸造，来形成该耐火物体的本体。可以使用α-Al₂O₃、β氧化铝、铝酸钠、另一种氧化铝化合物、另一种β转化材料源(例如，Na₂O)或它们的任一组合。将这些起始材料进行组合并进行加热以便形成一种熔融的组合物。在一个实施方案中，该加热可以作为电弧加热来进行。然后将该熔融的组合物浇铸到一个模具中，并且允许该熔融的组合物冷却以便形成该本体。然后将该本体从该模具中去除并且可以向下机加工以形成隔热管(isopipe)。

在如图1所展示的一个实施方案中，一个耐火物体100的本体可以是一个耐火块102，具有直线形状，具有长度(l)、宽度(w)、以及高度(h)。在一个实施方案中，尺寸l、w、或h的任一者可以是至少约0.02m、至少约0.05m、至少约0.11m、至少约0.5m、至少约1.1m、至少约2.0m、至少约4.0m、至少约5.0m、至少约6.0m或更大。在如图1所展示的实施方案中，耐火块102可以是一个毛坯，由该毛坯可以形成一个玻璃溢流形成块。

可以将该耐火块102进行机加工以便产生一个不同的形状、一个更光滑的表面、或两者。可以将耐火块102机加工以便形成一个玻璃溢流形成块200，如图2中所展示的。该玻璃溢流形成块200也是一个耐火物体，它包括一个玻璃溢流槽部分202以及一个楔形部分204。该玻璃溢流槽部分202包括一个槽，该槽具有一个深度，这个深度沿着该玻璃溢流形成块200的长度减少。图3包括示例性形状的楔形部分204的截面视图。更具体地说，该楔形部分可以包括一个楔状2042、一个凹状2044、或者一个凸状2046。可以使用其他形状来满足对于特殊应用的需要或要求。

在一个实施方案中，一个包括本体420而没有任何涂层的耐火物体400展示在图4中。在又另一个实施方案中，该耐火物体可以包括一个涂层，该涂层包括覆盖了一个本体的具有不同组成的β氧化铝。图5包括一个耐火物体500的图示，该耐火物体包括一个本体520以及一个涂层540。该本体520可以包括实质上无或比该涂层含量更低的β氧化铝。该本体520的组成可以在用于熔融玻璃的温度下与可以使用的其他组合物相比蠕变率更低、机械完整性更佳、更接近β氧化铝的热膨胀系数(“CTE”)、另一种适合的特征、或它们的任一组合的基础上进行选择。该本体520可以包括α-Al₂O₃、α-Al₂O₃和β氧化铝的一种混合物、锆石、莫来石、SiC、它们的任一组合。在一个具体的实施方案中，该本体520可以包括至少约50wt％、至少约75wt％、至少约85wt％、至少约90wt％、或至少约95wt％的α-Al₂O₃。本体520的上述材料中的任一种可以包括一种或多种用于烧结剂、颗粒尺寸控制、另一种希望的特征、或它们的任一组合的掺杂剂。

该涂层540可以通过以下方式来形成：β氧化铝粉末(由一种浆料的沉积来形成)的汽相沉积(化学的或物理的)、等离子体喷雾、火焰喷射，另一种适合的涂覆技术等等。如果需要或希望的话，可以将该涂层540退火。在一个实施方案中，该涂层540可以具有的厚度是至少约100μm、至少约250μm、或至少约500μm。在另一个实施方案中，该涂层540可以具有的厚度是不大于约5000μm、不大于约1500μm、或不大于约900μm。

在一个实施方案中，该涂层可以是一个具有实质上均匀组成的单层，如图5中的涂层540。在另一个实施方案中，该涂层可以包括多个具有不同组成的层。图6包括一个耐火物体600的一部分的图示，该耐火物体包括本体520以及涂层640。该涂层640包括多个层642、644、以及646。在该多个层内多个层的数目可以包括：2、3、4、5、9、11、或甚至更多。该多个层可以帮助调节在该本体520的组成与该β氧化铝之间的CTE失配。更具体地，该层642可以具有的CTE是比该层646的CTE更接近该本体520的CTE，并且该层644可以具有的CTE是比本体520的CTE更接近该层646的CTE。

在另一个实施方案中，当该本体520包括α-Al₂O₃时，该涂层640的相对的表面可以在接近本体520的表面附近具有一个更高的α-Al₂O₃:β氧化铝的比率并且在相对的表面附近具有一个更低的α-Al₂O₃:β氧化铝的比率。在如图6所展示的实施方案中，这些层642、644、以及646可以具有不同的α-Al₂O₃:β氧化铝的比率，这样使得该层644的α-Al₂O₃:β氧化铝的比率是小于该层642的α-Al₂O₃:β氧化铝的比率且大于该层646的α-Al₂O₃:β氧化铝的比率。

在一个具体的实施方案中，该本体可以包括至少80wt％的α-Al₂O₃，并且位于该耐火物体600的暴露表面上的层646可以包括至少80wt％的β氧化铝。在一个具体的实施方案中，层646实质上是至少约95wt％的β氧化铝并且实质上不包括α-Al₂O₃。层644可以具有与层646相比含量更低的β氧化铝，并且该层642可以具有与该层644相比含量更低的β氧化铝以及含量更高的α-Al₂O₃。在另一个实施方案中，一个层可以具有随着厚度的变化而连续改变的组成，这样该β氧化铝的含量随着厚度的增加而增加。当该本体520大部分是一种非氧化铝的材料时，该涂层可以包括β氧化铝以及与该β氧化铝和本体520相容(即，不会不利地发生相互作用)的本体材料或又另一种材料。

在一个完成的耐火物体中，一个暴露的表面，无论该本体(没有涂层)或该涂层，可以包括氧化铝，其中该β氧化铝构成该耐火物体内Al₂O₃总含量的至少约50％、至少约75％、至少约85％、至少约90％、至少约95％。

该耐火物体可以具有一种或多种特别值得注目的特性。此类特性可以包括在该耐火物体的本体或涂层与一种Al-Si-Mg玻璃之间很小的或没有显著形成的Mg-Al氧化物层。还涉及了其他特性，如密度和孔隙率。

当一种熔融的碱性Al-Si-Mg玻璃与该β氧化铝相接触时，没有形成显著量的一个Mg-Al氧化物层。因此，β氧化铝可以与α-Al₂O₃进行比较，其中当将一种熔融的碱性Al-Si-Mg玻璃暴露于α-Al₂O₃中时可以形成一个Mg-Al氧化物层。Mg-Al氧化物层的形成实质上可以导致Mg-Al氧化物层的一部分进入该熔融的玻璃中并且在正在形成的玻璃板材上产生缺陷。因此，该β氧化铝和玻璃可以形成一种相对干净的界面，在该两者之中没有形成一个中间层。

耐火物体的密度和孔隙率可以使用ASTM C20-00标准测试方法(2005再核准的)来确定。β氧化铝的密度部分地取决于该β氧化铝中的掺杂剂。例如，一种包括Na的β氧化铝可以具有比包括一种稀土元素(如Sc、La等等)的β氧化铝更小的密度。在一个实施方案中，该密度可以是至少约2.50g/cc、至少约2.60g/cc、至少约2.80g/cc、或者至少约3.00g/cc。在另一个实施方案中，该密度可以是不大于约3.90g/cc、不大于约3.70g/cc、或不大于约3.50g/cc。在一个实施方案中，该孔隙率被表达为一个体积百分比(“vol％”)。在一个实施方案中，该耐火物体的孔隙率是至少约0.1vol％、至少约1vol％、或至少约5vol％。在另一个实施方案中，其孔隙率是不大于约20vol％、不大于约10vol％、不大于约7vol％、不大于约2vol％。

该耐火物体，当处于玻璃溢流形成块的形式时，在通过熔融法来形成一种玻璃板材中可以是有用的。图7和图8包括在一个玻璃板材302的形成过程中该玻璃溢流形成块的对应的透视图以及截面视图。将该玻璃溢流形成块加热至范围在约1050℃到约1300℃内的一个温度。该玻璃溢流形成块包括玻璃溢流槽部分202以及楔形部分204，如在前面说明的。在如所展示的实施方案中，该玻璃溢流形成块还包括末端挡板206，这些挡板总体上限定了有待形成的玻璃板材302的宽度。该玻璃溢流形成块进一步包括一个入口208，这个入口接收一种熔融玻璃组合物。在该玻璃溢流槽部分202内的一个槽接收该熔融玻璃组合物直到该槽填满。此后，该熔化玻璃组合物流过该玻璃溢流槽部分202的相对的唇缘。该熔融玻璃组合物然后沿着该玻璃溢流槽部分202和该楔形部分204的相对的外表面来流动。在与玻璃溢流槽部分202相对的楔形部分204的末端处，该熔融玻璃组合物沿着这些相对的外表面融合在一起以便形成玻璃板材302。在另一个实施方案中，可以形成另一种类型的玻璃物体。

在一个实施方案中，该玻璃板材302可以具有的厚度是至少约20μm、至少约30μm、或至少约50μm。在另一个实施方案中，该玻璃板材302可以具有的厚度是不大于约5mm、不大于约3mm、或者大于约1.1mm。关于其宽度，这种方法允许这些末端挡板206被设置为允许该玻璃板材302的任何所希望的宽度。例如，该玻璃板材302可以具有的宽度是至少约0.5m、至少约1.1m、至少约2.0m、至少约4.0m、或者更大。

在一个具体的实施方案中，该熔融玻璃组合物包括一种Al-Mg-Si玻璃。在一个更具体的实施方案中，该熔融玻璃组合物实质上是与所说明的相同的。参见图8，当该耐火物体的表面暴露于一种包括Al-Si-Mg氧化物的熔融玻璃中时，不沿着该耐火物体的表面形成Mg-Al氧化物。

许多不同的方面和实施方案是可能的。在此说明的是那些方面和实施方案中的一些。在阅读本说明书之后，熟练的技术人员将理解，那些方面和实施方案仅是说明性的而并非限制本发明的范围。

在一个第一方面，一种耐火物体可以包括Al₂O₃，并且至少约50％的Al₂O₃包括一种β氧化铝，其中该耐火物体可以用于玻璃熔融法中。

在一个第二方面，一种耐火物体可以具有的Al₂O₃总含量是按重量计至少10％。当该耐火物体的表面暴露于一种包括Al-Si-Mg氧化物的熔融玻璃中时，可以不沿着该耐火物体的表面形成Mg-Al氧化物。该耐火物体可以用于一种玻璃熔融法中。

在一个第三方面，一种形成耐火物体的方法可以包括制备包括Al₂O₃的一个本体，并且至少约50％的Al₂O₃包括一种β氧化铝。该方法还可以包括将该生坯进行烧结以便形成该耐火物体。该耐火物体可以用于一种玻璃熔融法中。

在第三方面的一个实施方案中，烧结是在不大于约1700℃的温度下、不大于约1650℃、或不大于约1600℃的温度下进行的。在一个具体的实施方案中，烧结是在一个开放容器中或一个密闭容器中进行的。在一个更具体的实施方案中，烧结是在一种包括蒸气的环境中进行的，该蒸气包括由与该耐火物体分开的一个源提供的一种1族元素、一种2族元素、一种稀土元素、Pb、或它们的任一组合。

在该第三方面的再另一个实施方案中，该方法进一步包括研磨多种粉末，这些粉末被提供以形成该耐火物体。研磨该多种粉末可以产生一种研磨的粉末，这种研磨的粉末包括该多种粉末中的每一种。在一个具体的实施方案中，研磨是作为干磨、湿磨、或它们的任一组合来进行的。在另一个具体实施方案中，这种研磨的粉末的颗粒尺寸的D10值是不大于约9微米、不大于约3微米、不大于约2微米、或不大于约0.9微米。此外，这种研磨的粉末的颗粒尺寸的D50值是不大于约20微米、不大于约12微米、不大于约9微米、不大于约3微米、不大于约2微米、或不大于约0.9微米。而且，这种研磨的粉末的颗粒尺寸的D90值是不大于约90微米、不大于约40微米、不大于约30微米、不大于约9微米、不大于约2微米。在一个另外的具体的实施方案中，这种研磨的粉末包括α-Al₂O₃、β氧化铝、或它们的任一组合。在又另一个具体的实施方案中，在研磨之后，这种研磨的粉末可以具有的比表面积是至少约0.5m²/g、至少约0.9m²/g、至少约1.1m²/g、或至少约1.5m²/g。

在一个第四方面，一种形成耐火物体的方法可以包括将一种粉末熔化以便形成一种熔融组合物，其中该粉末包括一种α-Al₂O₃以及一种β转化材料；一种β氧化铝；或它们的任一组合。该方法还可以包括由该熔融组合物来填充一个模具，其中该模具具有与该耐火物体相对应的一个图案，并且冷却该耐火物体，其中该耐火物体包括一种β氧化铝并且能够用于一种玻璃熔融法中。

在上述这些方面和实施方案的一个实施方案中，该β转化材料包括一种1族元素、一种2族元素、一种稀土元素、Pb、或它们的任一组合。在另一个实施方案中，该方法进一步包括将该耐火物体烧结。

在上述这些方面和实施方案的任一个的另外一个实施方案中，该方法进一步包括将该耐火物体成型为一个玻璃溢流形成块。

在一个第四方面，一种用于形成一种耐火物体(它被用于形成一种玻璃物体)的方法可以包括形成一个含耐火材料的本体并且在该本体上形成一个涂层。该涂层可以包括一种β氧化铝，并且该涂层和耐火材料具有不同的组成。

在一个第六方面，一种形成玻璃物体的方法可以包括：提供一个耐火物体，该耐火物体包括一个玻璃溢流形成块，该玻璃溢流形成块包括在该玻璃溢流形成块的表面处的一种β氧化铝；并且使包括一种Al-Si-Mg氧化物的玻璃材料流入该玻璃溢流形成块中并且在该玻璃溢流形成块的唇缘上流动。该玻璃材料可以接触该β氧化铝。在该玻璃材料流动的过程中，不会沿着该β氧化铝在该玻璃溢流形成块的表面上形成Mg-Al氧化物。

在第六方面的一个实施方案中，该玻璃物体是处于玻璃板材的形式。在一个具体的实施方案中，该玻璃板材具有的厚度是至少约20μm、至少约30μm、或至少约50μm。在另一个具体实施方案中，该玻璃板材具有的厚度是不大于约5mm、不大于约3mm、或者不大于约1.1mm。在又另一个具体实施方案中，该玻璃板材具有的宽度是至少约0.2m、至少约0.5m、至少约0.7m、至少约1.1m、至少约2.0m、至少约2.4m、或至少约2.8m。在另一个实施方案中，该玻璃物体包括一种碱性玻璃。

在此处说明的这些实施方案或方面中的任一个的具体实施方案中，当该耐火物体的表面暴露于一种包括Al-Si-Mg氧化物的熔融玻璃中时，不沿着该耐火物体的表面形成Mg-Al氧化物。在另一个具体实施方案中，该耐火物体包括一个玻璃溢流形成块。在又另一个实施方案中，该玻璃溢流形成块具有的截面的形状是从该玻璃溢流形成块的底部逐渐变小。在一个具体的实施方案中，该玻璃溢流形成块具有楔形的截面形状。在又一个实施方案中，该耐火物体可以具有的Al₂O₃总含量为至少约80％、至少约90％、或至少约95％。在另外一个实施方案中，该β氧化铝构成了该耐火物体内氧化铝总含量的至少约50％、至少约70％、至少约90％、至少约95％。

在此处说明的这些实施方案或方面中的任一个的具体的实施方案中，该耐火物体包括一个本体以及沿着该本体的至少一部分的一个涂层，其中该涂层包括该β氧化铝。在一个更具体的实施方案中，该涂层具有的厚度是不大于约5000μm、不大于约1500μm、或不大于约900μm。在另一个更具体的实施方案中，该涂层具有的厚度是至少约100μm、至少约250μm、或至少约500μm。

在此处说明的这些实施方案或方面中的任一个的具体的实施方案中，该涂层包括一个单一的层或多个层。在一个更具体的实施方案中，该涂层具有一种实质上均匀的组合物。在另一个更具体的实施方案中，该多个层包括一个内层和一个外层，其中该内层被布置在该本体与该外层之间，并且该内层的热膨胀系数是处于该本体与该外层的热膨胀系数之间。在另外一个更具体的实施方案中，该涂层具有一个第一表面以及与该第一表面相对的一个第二表面，其中该第一表面比该第二表面更接近该本体。该涂层可以在该第一表面附近具有一个第一α-Al₂O₃:β氧化铝的比率，并且在该第二表面附近具有一个第二α-Al₂O₃:β氧化铝的比率。在一个实施方案中，该第一α-Al₂O₃:β氧化铝的比率是大于该第二α-Al₂O₃:β氧化铝的比率。在一个甚至更具体的实施方案中，该涂层具有一个与该第一表面和该第二表面分开的中间区域，其中该中间区域具有的中间α-Al₂O₃:β氧化铝的比率是小于该第一α-Al₂O₃:β氧化铝的比率并且大于该第二α-Al₂O₃:β氧化铝的比率。

在此处说明的这些实施方案或方面中的任一个的具体的实施方案中，该本体包括：锆石、莫来石、SiC、α-Al₂O₃、β氧化铝、或它们的任一组合。在一个更具体的实施方案中，该本体包括至少约40wt％、至少约50wt％、至少约70wt％、至少约90wt％、或至少约95wt％的α-Al₂O₃。在另一个具体的实施方案中，该耐火物体包括一种第一掺杂剂，该第一掺杂剂包括一种1族元素、一种2族元素、一种稀土元素、Pb、或它们的任一组合。在一个更具体的实施方案中，该第一掺杂剂包括：Na、K、Li、Cs、Mg、Ba、Sr、Pb、Sc、La、Pr、Nd、或它们的任一组合。在另一个更具体的实施方案中，该耐火物体包括不大于约26mol％、不大于约17mol％、或不大于约13mol％的该第一掺杂剂。在另外一个更具体的实施方案中，该耐火物体包括至少约2.1mol％、至少约2.5mol％、或至少约4.5mol％的该第一掺杂剂。

在此处说明的这些实施方案或方面中的任一个的一个另外的具体实施方案中，该耐火物体包括一种烧结剂。在一个更具体的实施方案中，该烧结剂包括：Ta、Nb、Ti、Fe、Mn、Cu、或它们的任一组合。在另一个具体的实施方案中，该耐火物体包括一种第二掺杂剂，该第二掺杂剂包括：稀土元素、Ta、Nb、Mg、Zr、Hf、Zn、或它们的任一组合。在一个更具体的实施方案中，该稀土元素包括：Y、Sc、Yb、Pr、Sm、Gd、La、Ce、Dy、或它们的任一组合。在另外一个具体的实施方案中，该烧结剂不同于该第二掺杂剂。

在此处说明的这些实施方案或方面中的任一个的具体实施方案中，该耐火物体具有的密度是至少约2.50g/cc、至少约2.60g/cc、至少约2.80g/cc、或至少约3.00g/cc。在另一个具体的实施方案中，该耐火物体具有的密度是不大于约3.90g/cc、不大于约3.70g/cc、或不大于约3.50g/cc。在又另一个实施方案中，该耐火物体具有的孔隙率是至少约0.1vol％、至少约1vol％、或至少约5vol％。在又另一个具体的实施方案中，该耐火物体具有的孔隙率是不大于约20vol％、不大于约10vol％、不大于约7vol％、不大于约2vol％。

在此处说明的这些实施方案或方面中的任一个的一个具体的实施方案中，该耐火物体包括TiO₂、CaO、SiO₂、Fe₂O₃、Na₂O、或它们的任一组合，其浓度为不大于约2wt％、不大于约1.5wt％、不大于约0.9wt％、或不大于约0.5wt％。在另一个具体的实施方案中，该耐火物体没有涂层。在另外一个具体的实施方案中，该耐火物体具有的长度是至少约0.5m、至少约1.1m、至少约2.0m、至少约4.0m、至少约5.0m、或至少约6m。

实例

在此说明的这些概念将会在以下实例中进一步进行说明，这些并没有限制在权利要求书中说明的这些特征的范围。为了方便的目的，在该实例部分中的数值可以是近似的或四舍五入的。

包括多种不同烧结的陶瓷材料的耐火物体是使用以下方法和以下原料进行制备的。表1包括了多个样品中的组成，它们所有都主要包含氧化铝。痕量级的杂质可以存在但并不记录，因为此类杂质典型并不显著影响此类样品的性能。

具有不同β氧化铝的耐火材料的样品具有在表1中列出的组成和特性。

表1

使这些样品与一种熔融玻璃组合物在1150℃下接触120小时，在这些样品和该熔融玻璃组成物之间没有任何显著的相对移动(静态试验)。该熔融玻璃组合物包括：61.9wt％SiO₂、17.5wt％Al₂O₃、12.6wt％Na₂O、3.5wt％K₂O、以及3.5wt％MgO。

图9包括Jargal-M^TM-牌耐火材料和该玻璃在静态试验之后的扫描电子显微镜(“SEM”)图像。其中玻璃92接触了该β氧化铝94，在该玻璃92与该β氧化铝94之间不存在层。在其中β氧化铝94不处于该α-Al₂O₃ 96部分之间的这些位置处，在该α-Al₂O₃ 96与玻璃92之间形成了一个尖晶石层98(如图9展示的，在椭圆形之内)。

图10包括Jargal-H^TM-牌耐火材料101和该玻璃103在静态试验之后的SEM图像。如在图10中所展示的，玻璃103接触了该β氧化铝101，在该玻璃103与该β氧化铝101之间不存在层。该SEM图像中既不存在分开的α-Al₂O₃相也不存在尖晶石层。

图11包括使用MgO耐火材料111以及玻璃113在静态试验之后的β氧化铝SEM图像。如在图11中所展示的，玻璃113接触了该耐火材料111，并且在该玻璃113与该耐火材料111之间不存在层。该SEM图像中既不存在分开的α-Al₂O₃相也不存在尖晶石层。

不同于α-Al₂O₃，尖晶石层不会在静态试验过程中形成在该β氧化铝与该熔融玻璃组合物之间。因此，使用β氧化铝耐火材料形成的玻璃将不会受到尖晶石层的影响，因为没有形成尖晶石层。

使用不同的制备和烧结条件形成了另外的多个样品。使用了三个不同的研磨条件。Al₂O₃干磨(“Al₂O₃干”)包括将一种耐火材料块在具有α-Al₂O₃容器以及α-Al₂O₃研磨介质的一个行星式球磨机中研磨30分钟。ZrO₂干磨(“ZrO₂Dry”)是与Al₂O₃干磨相同的，除了该α-Al₂O₃容器以及α-Al₂O₃研磨介质被一种ZrO₂容器以及ZrO₂研磨介质所代替之外。Al₂O₃和ZrO₂干磨两者都是在无液体(如水)的条件下进行的。Al₂O₃湿磨(“Al₂O₃湿”)包括在多个辊上使用一种Al₂O₃容器以及一种α-Al₂O₃研磨介质或和水来研磨耐火材料块。表2包括这些粉末在研磨之后的颗粒分布数据。

表2

湿磨提供了更小的颗粒和更紧密分布的颗粒大小，如全部颗粒的90％具有的颗粒尺寸为1.39微米或更小。在研磨之后，在这种研磨的粉末内的氧化铝的41％是α-Al₂O₃并且59％是β氧化铝。

这些样品是使用来自不同研磨条件下的粉末并且使用不同的烧结条件来制成的。一些样品经受x-射线衍射分析和化学分析以便获得用于确定该烧结的材料内多少Al₂O₃是α-Al₂O₃以及β氧化铝的信息。

在研磨之后，将这些粉末等静压以便形成具有的平均质量是约25g的粒料。这些粒料是使用以下列出的四种不同的烧结条件之一来烧结的：

在一个开放中容器1600℃持续10小时，其中该环境是空气；

在一个密闭容器中1600℃持续10小时，其中该环境是空气并且用Jargal-M^TM-牌耐火材料块进行填充以便用NaOH来使该气氛饱和；

在一个开放中容器1700℃持续10小时，其中该环境是空气；

在一个密闭容器中1700℃保持10小时，其中该环境是空气并且用Jargal-M^TM牌耐火材料(“JM”)块进行填充以便用NaOH来使该气氛饱和。

图12包括一组样品的表，这组是用Jargal-M^TM牌耐火材料或Jargal-H^TM牌耐火材料块形成的。样品1到20是用被研磨成粉末的Jargal-M^TM牌的熔融铸造块形成的，并且样品21到23是用被研磨成粉末的Jargal-H^TM牌的熔融铸造块形成的。对于Jargal-M^TM-牌耐火材料样品，一些样品是仅Al₂O₃干研磨的(样品1和2)，其他样品是Al₂O₃干研磨的和ZrO₂干研磨的(样品3到8)，并且另外的样品是Al₂O₃干研磨的、ZrO₂干研磨的、以及Al₂O₃湿研磨的(样品9到20)。一些样品包括约1wt％ZnO(样品7、8、以及17到20)或约1wt％MgO(样品5、6、以及13到16)。对样品13和14的孔隙率和密度再次进行测试。样品21到23(Jargal-H^TM牌耐火材料)是经湿磨的。样品21并不包括任何添加的ZnO或MgO，样品22包括约1wt％MgO，并且样品23包括约1wt％ZnO。

一些评论意见是鉴于图12的表中的这些数据来做出的。对于Jargal-M^TM-牌耐火材料的评论意见是在对于Jargal-H^TM牌耐火材料(“JH”)的评论意见之前呈现的。

关于Jargal-M^TM牌耐火材料，出乎意料的是，与这些干磨的样品相比，这些湿磨的样品保留了显著更多的β氧化铝。这些未研磨的粉末具有约59％的β氧化铝。当其中β氧化铝是约57％时，含MgO的湿磨样品具有最低的β氧化铝损失。与在不含任何Mg和Zn的这些湿磨样品相比较，含ZnO的湿磨样品具有更低的β氧化铝损失。与这些湿磨样品相比较，该干磨样品损失的Al₂O₃超过两倍。

对于Jargal-M^TM牌耐火材料，与湿磨的样品相比较，仅干磨的这些样品的孔隙率更高并且密度更低。与经干磨的这些样品相比较，经湿磨的这些样品由于不同的研磨条件而具有更小的尺寸分布。当将这些干磨样品彼此之间进行比较时，，仅Al₂O₃干磨的这些样品具有与Al₂O₃干磨的和ZrO₂干磨的样品相比大约相同的孔隙率和密度。

对于Jargal-M^TM牌耐火材料，MgO的添加帮助减少了经湿磨的样品的孔隙率。对于含MgO的、经湿磨的样品当在约1600℃下进行烧结时的孔隙率是不大于约0.04vol％，并且当在约1700℃下进行烧结时的孔隙率是不大于约1.75vol％。将这些含MgO的、经湿磨的样品与其他经湿磨的样品进行比较，其中当在约1600℃下进行烧结时孔隙率是至少约0.36vol％，并且当在约1700℃下进行烧结时孔隙率是至少约4.95vol％。这些数据不足以对在不同的经湿磨的样品之间的密度做出评论。MgO或ZnO的添加看起来不会对干磨的样品的孔隙率和密度产生显著的影响。

关于这些使用Jargal-M^TM牌耐火材料湿磨的样品，在更低的烧结温度(约1600℃)下烧结的样品与在更高的温度(约1700℃)下烧结的样品相比较具有更低的孔隙率和更高的密度。对于在约1700℃下烧结的湿磨样品的孔隙度具有比在约1600℃下烧结的湿磨样品高出至少5倍的孔隙率。具体地说，样品12具有的孔隙率是样品10孔隙率的约7.8倍高，这两者不包括任何添加的ZnO或MgO并且它们都是使用Jargal-M^TM牌耐火材料在一个密闭容器中进行烧结的。关于这些含MgO的、经湿磨的样品，样品15具有的孔隙率是样品13孔隙率的约39倍高(密度和孔隙率的重新试验)。关于这些含ZnO的、经湿磨的样品，样品19具有的孔隙率是样品17孔隙率的约12倍高。注意，当所有其他参数都保持不变时，在三个不同组的每个组内的其他样品在不同的烧结温度下具有甚至更大的孔隙率差异。关于密度，在约1600℃与约1700℃烧结的差异通过这些数据可见；然而，该差异并不是如孔隙率一样大的。

关于使用Jargal-M^TM牌耐火材料干磨的样品，该烧结温度似乎并没有对孔隙率或密度产生显著的影响。

添加Jargal-M^TM牌耐火材料到密闭的烧结环境中似乎对其孔隙率有很小的影响。对于这些经湿磨的样品，与具有同一组成和烧结条件的样品相比，添加Jargal-M^TM牌耐火材料似乎具有更低的孔隙率。例如，样品9具有的孔隙率是约0.36vol％，样品10具有的孔隙率是约0.72vol％，并且样品15具有的孔隙率是约1.54vol％，且样品16具有的孔隙率是约1.75vol％。这些经干磨的样品的数据没有表现出在Jargal-M^TM牌耐火材料的添加与孔隙率之间有任何关联。

Jargal-M^TM牌耐火材料的添加似乎不会与经干磨和湿磨样品两者的密度有关联。

关于这些使用Jargal-M^TM牌耐火材料湿磨的样品，在更低的烧结温度(约1600℃)下烧结的样品与在更高的温度(约1700℃)下烧结的样品相比具有更低的孔隙率和更高的密度。对于在约1700℃下烧结的湿磨样品的孔隙率具有比在约1600℃下烧结的湿磨样品高出至少5倍的孔隙率。具体地说，样品11具有的孔隙率是样品10孔隙率的约6.9倍高，这两者并不包括任何添加的ZnO或MgO。关于这些含MgO的、经湿磨的样品，样品15具有的孔隙率是样品13孔隙率的约39倍高(重新试验)。关于这些含ZnO的、经湿磨的样品，样品19具有的孔隙率是样品18孔隙率的约39倍高。注意，在三个不同组的每个组内的其他样品在不同的烧结温度下具有甚至更大的孔隙率差异。经干磨的样品并没有在不同的温度下进行烧结，并且因此，烧结温度对孔隙率和密度的影响是未知的。

对于Jargal-H^TM牌耐火材料的评论意见与Jargal-M^TM牌耐火材料的相比较是非常不同的。在烧结过程中的收缩是约16％。然而，添加MgO到Jargal-M^TM牌耐火材料中具有更低的孔隙率和更高的密度，对于Jargal-H^TM牌耐火材料，看到的是相反的效果。具体地说，样品22(约1wt％MgO)具有的孔隙率是约4.00vol％而密度是3.05g/cc。样品21(未掺杂的)具有的孔隙率是约0.39vol％而密度是3.23g/cc。关于孔隙率和密度，与样品22相比较，样品23(约2wt％ZnO)介于样品21与样品22之间但更接近样品21。样品23具有的孔隙率是约0.67vol％而密度是3.19g/cc。可以将具有Jargal-H^TM牌耐火材料的更多样品进行测试以便确定烧结温度(例如，1700℃)和烧结环境(例如，用Jargal-M^TM牌或Jargal-M^TM牌耐火材料块密闭)对孔隙率和密度的影响。

根据在此说明的技术来形成另外的样品24-27。具体地说，通过将具有表3中指出的组成的粉末进行组合来制备样品。通过将β-氧化铝粉末和任何添加剂粉末(如，Ta₂O₅、Y₂O₃、或ZnO)与水进行混合以形成一种浆料而形成这些样品。在前面将β-氧化铝粉末进行喷磨，这样这些颗粒具有的D50是在约2.9微米与约3.8微米的范围内。在样品31的情况下，还将β-氧化铝粉末进行湿磨。然后将该浆料与所使用的粘合剂和其他添加剂一起进行喷雾干燥，并用于通过等静压形成一个生坯，具有的尺寸为2x 2x 5英寸。然后在一个适当的周期上将该生坯在空气中烧制约15天并且然后在1560℃到1640℃范围内的温度下烧结在29小时到31小时范围内的一段时间。包括样品24-27的β-氧化铝粉末包括的Al₂O₃是处于约93.2wt％与约94.4wt％之间的范围内，Na₂O是处于约5.3wt％与约6.5wt％之间的范围内，SiO₂是处于约0.07wt％和约0.13wt％的范围内。此外，样品24-27的β-氧化铝包括一种组合含量是在约1.6wt％与2.4wt％范围内的CaO、MgO、以及Fe₂O₃。

表3

表4表明样品24-27的密度和孔隙率数据，并且表5表明样品24和27的部分的晶相组成。使用X-射线衍射技术获得了晶相数据。表4表明用Ta₂O₅制备的样品24比样品25、26、以及27更密集且更少气孔。另外，表5中的数据表明一个反应层形成在这些对应样品的部分上，其中该β-氧化铝的一部分在这些对应样品的制备过程中转化成刚玉。该反应层在正在测量的样品24和27的这些部分中是小于约4mm深。在该反应层之下，这些样品的Al₂O₃保留在β-氧化铝相中。

图13是一个X-射线衍射图像，展示了在具有样品24组成的样品的一个部分与一种碱性Al-Mg-Si玻璃131的一个部分之间的一个界面的截面视图。图13展示了Ta₂O₅，为白色碎片，如示例性的白色碎片133。鉴于图13中所述的样品，当暴露于熔融碱性Al-Mg-Si玻璃中时，β氧化铝相135并没有转化成刚玉。而且，图13中所展示的样品的一部分上缺少一个Mg-Al氧化物层。另外，图13展示了多个孔，如示例性的孔137。

图14是一个X-射线衍射图像，展示了图13样品本体的一部分的截面视图。图14的视图展示了与Al-Mg-Si玻璃的界面隔开的、该样品的一个部分。图14中所展示的样品部分包括Ta₂O₅碎片，如示例性的碎片141，以及β-氧化铝相143。另外，图14中所展示的样品部分包括多个孔，如示例性的孔145。

表4

样品	密度(g/cc)	孔隙率(vol％)
			24	3.16	0.36
25	2.91	8.15
			26	2.94	6.13
27	2.93	7.22

表5

应注意，并非要求在一般性说明或这些实例中的以上说明的所有这些活动，也可以不要求一项特定活动的一个部分、并且除了所描述的那些之外可以进行一种或多种另外的活动。仍进一步地，列出这些活动的顺序并不必须是按照进行它们的顺序。

以上已经对于多个具体的实施方案说明了多种益处、其他的优点、以及问题的解决方案。然而，这些益处、优点、问题的解决方案、以及可以致使任何益处、优点、或者解决方案发生或变得更突出的任何一项或多项特征不得被解释为是任何或所有权利要求中的一个关键性的、所要求的、或者必不可少的特征。

在此描述的这些实施方案的说明和展示旨在提供不同的实施方案的结构的一般理解。这些说明和展示不旨在作为使用在此描述的这些结构或方法的装置和***的所有元件和特征的一个全面的和综合的描述。分开的实施方案也可以按一个单一的实施方案的组合被提供，并且与此相反，为了简洁起见，在一个单一的实施方案的背景中描述的多个不同特征还可以分别地或以任何子组合的方式来提供。另外，所提及的以范围来说明的数值包括在该范围之内的每一个值。对于熟练的技术人员，仅在阅读本说明书之后可以清楚许多其他实施方案。其他实施方案可以被使用并且从本披露衍生，这样无需背离本披露的范围即可进行一个结构代换、逻辑代换、或另一种变更。因此，本披露内容应被认为是说明性的而不是限制性的。

Claims

1.一种包含玻璃溢流形成块的耐火物体，其中所述玻璃溢流形成块包括总含量为至少约50wt.％且不大于约97wt.％的Al₂O₃，其中该Al₂O₃包括α-Al₂O₃和β氧化铝，其中该Al₂O₃的至少75wt％包含β氧化铝，并且其中该耐火物体具有至少约0.1vol％且不大于约20vol％的孔隙率。

2.根据权利要求1所述的耐火物体，其中该形成块包括本体以及沿着该本体的至少一部分的涂层，其中该涂层包括β氧化铝。

3.根据权利要求2所述的耐火物体，其中该涂层具有的厚度是至少约100μm且不大于约5000μm。

4.根据权利要求2所述的耐火物体，其中该涂层包含多个层。

5.根据权利要求4所述的耐火物体，其中该多个层包括内层和外层，其中该内层被布置在该本体与该外层之间，并且该内层的热膨胀系数是处于该本体的热膨胀系数与该外层的热膨胀系数之间。

6.根据权利要求2所述的耐火物体，其中

该涂层具有第一表面以及与该第一表面相对的第二表面；

该第一表面比该第二表面更接近该本体；

该涂层在该第一表面附近具有第一α-Al₂O₃:β氧化铝的比率，并且在该第二表面附近具有第二α-Al₂O₃:β氧化铝的比率；并且

该第一α-Al₂O₃:β氧化铝的比率是大于该第二α-Al₂O₃:β氧化铝的比率。

7.根据权利要求6所述的耐火物体，其中

该涂层具有与该第一表面和该第二表面分开的中间区域；并且

该中间区域具有的中间α-Al₂O₃:β氧化铝的比率小于该第一α-Al₂O₃:β氧化铝的比率并且大于该第二α-Al₂O₃:β氧化铝的比率。

8.根据权利要求1所述的耐火物体，其中该形成块包括总含量为至少约80％的Al₂O₃。

9.根据权利要求1所述的耐火物体，其中该β氧化铝构成了该耐火物体内氧化铝总含量的至少约70％。

10.根据权利要求1所述的耐火物体，其中所述形成块进一步包括锆石、莫来石、SiC或其任意组合。