莫來石澆注料具有荷重軟化溫度高，抗熱震性好，抗侵蝕能力強等優(yōu)良的性能，在工業(yè)爐內襯、鋼包包蓋、中間包內襯等方面被廣泛使用。但致密的骨料和基質導致澆注料的熱導率高，使得高溫熱工設備的熱量損失較大，能耗較高。因此，實現(xiàn)澆注料輕量化，有必要研發(fā)耐高溫、低導熱、高強度和良好抗熱震性的耐火澆注料。
澆注料輕量化可通過輕質骨料或輕量化基質來實現(xiàn)。骨料是澆注料強度的主要貢獻者，性能良好的輕質骨料才能制備出高強低導熱的澆注料。以多孔隙的莫來石質微球、α-AL2O3和 SiO2微粉為主要原料，硅溶膠為結合劑，在試樣中生成了大量晶須，從而制備了高強度、低熱導率的莫來石澆注料。在基質部分，同樣可以進行輕量化設計，即在基質中加入造孔劑。 在剛玉－莫來石澆注料中添加了聚苯乙烯泡沫球，當添加量為漿料總體積的50％時，澆注料的氣孔率為61％，熱導率低至0.22w/（m·K）-1。氧化鋁空心球因其耐火度高和熱導率低等優(yōu)點，常被作為骨料制備多孔陶瓷，但其同時也是一種新型的無機造孔劑。在莫來石澆注料中加入30%氧化鋁空心球時，澆注料的體積密度降低至1.96g/cm-³，熱導率為0.89w/（m·K）-1
綜上所述，同時對基質和骨料進行輕量化設計，可以在保持良好力學性能的基礎上得到熱導率更低的澆注料，從而減少高溫熱工設備的能耗。因此，以5~3、3~1和1~0.086mm的微孔莫來石骨料，≤0.045mm的莫來石細粉，二氧化硅微粉，氧化鋁微粉，2~1mm的氧化鋁空心球造孔劑，CA71水泥結合劑及三聚磷酸鈉。為主要原料，來制備輕質莫來石澆注料。
圖1示出了不同溫度熱處理后試樣的常溫強度。從圖中可以看出，試樣的常溫強度隨氧化鋁空心球加入量的增加而降低。同時，隨著熱處理溫度升高，試樣的常溫強度逐漸增大。當氧化鋁空心球加入量為9%時,1400℃熱處理后試樣的常溫抗折強度和常溫耐壓強度分別為11.9和47.1MPa.110 ℃烘干后試樣的強度主要由莫來石骨料的本征強度提供。但基質與細粉的結合強度并不高，故此時常溫耐壓強度較低。經1400℃高溫處理后，骨料和微粉間燒結作用使得澆注料中的顆粒之間結合更加緊密，且氧化鋁微粉和二氧化硅微粉反應生成莫來石，提高澆注料強度然而，由于氧化鋁空心球取代了部分骨料，增加試樣的氣孔率，導致力學強度下降。 但氧化鋁空心球提高了莫來石的生成量，且氧化鋁空心球的多孔結構能夠阻礙裂紋擴展，故其強度下降較少。
試樣經1100℃熱震5次后的常溫抗折強度及其強度保持率，未添加氧化鋁空心球的試樣在熱震3次后斷裂，其余試樣在熱震5次后出現(xiàn)少量裂紋。從圖中可以看出，隨著氧化鋁空心球加入量的增加，試樣熱震5次后的常溫抗折強度基本降低，但試樣的強度保持率逐漸增加。 這是由于氧化鋁空心球為輕質多孔結構，其孔洞內的微裂紋能夠有效緩解裂紋的擴展，從而提升澆注料的抗熱震性能。此外,微孔莫來石骨料中的微孔也有利于增加裂紋的擴展路徑，也提高了澆注料的抗熱震性能.
隨著氧化鋁空心球加入量的增加，試樣的熱導率降低。當氧化鋁空心球加入量為9%時，試樣在1000℃ 下熱導率降低至0.38w/（m·K）-1這是由于氧化鋁空心球的多孔結構,使得試樣氣孔率增加,從而降低熱導率。而微孔莫來石本身也有很多氣孔，也能夠降低試樣的熱導率。
