B_4C加入量对Al_2O_3-SiC-C铁沟浇注料力学性能的影响

以电熔棕刚玉为骨料,碳化硅、白刚玉、硅粉、球沥青、硅微粉、氧化铝微粉及高铝水泥为细粉,按大颗粒、中颗粒、细粉的质量比为55∶15∶30配料,分别外加0、0.2%、0.4%、0.6%的碳化硼细粉,加水和少量减水剂共混后,振动成型为160 mm×40 mm×40 mm的试样。自然干燥24 h脱模后,再自然干燥24 h,在空气气氛中分别于800、1 000、1 200、1 550℃下热处理3 h。检测各温度热处理后试样的线变化率、显气孔率、体积密度、耐压强度、抗折强度以及抗氧化性,高温抗折强度是在空气气氛中于1 400℃0.5 h进行检测,并利用XRD分析部分试样经高温抗折试验后的物相组成。结果表明:由于B4C在较低温度下氧化产生少量液相,一方面促进了材料的烧结,增大了中温强度;另一方面在材料表面形成防氧化膜,阻碍了炭素材料的氧化,利于次生β-SiC的形成,因而增大了浇注料的高温抗折强度。在本试验条件下,B4C加入量为0.4%时,浇注料的力学性能最好。

空气气氛中烧成刚玉-氮化硅复合材料的研究

对刚玉-氮化硅复合材料在氮气中埋炭、空气中埋炭和空气 3种气氛中加热时可能发生的、对烧结有影响的重要反应进行了热力学分析,然后按m(Al2O3 ) : m(Si3N4 ) =62. 5: 37. 5的配比制成试样,在上述 3种气氛中于 1600℃保温 2h烧成,并对烧成后试样的性能、相组成以及空气气氛中烧成后试样的显微结构进行了分析。结果表明:在氮气中埋炭或空气中埋炭烧成时,材料的烧结情况没有在空气气氛中的好;在氮气中埋炭和空气中埋炭烧成后试样中分别生成了少量的β SiAlON或SiC,而在空气气氛中烧成后试样中出现了莫来石、石英和X相,残留了较多的β Si3N4;在空气气氛中烧成后,试样断面明显分为氧化层和非氧化层,其间有一沉积致密层。

烧结合成镁锆熟料的研究

采用轻烧氧化镁和锆英石粉为原料，研究了锆英石配合量、粉料细度及烧成温度对合成料的烧结及显微结构的影响。结果表明：在氧化镁与锆英石反应烧结过程中，锆英石分解后在初始锆英石颗粒内形成的气孔是阻碍合成料烧结致密化的不良因素；粉料细度，特别是锆英石的细度。

硅在刚玉-氮化硅系统中的作用

按氧化铝含量分别为 6 2 .5 %和 5 0 % ,氮化硅含量为 37.5 % ,硅含量分别为 0和 1 2 .5 %的配比将氧化铝、氮化硅和商品硅粉在小型球磨机上混合 2h ,充分干燥后加入约 4 %的蜂蜜混合均匀 ,压制成2 5mm× 2 0mm的样坯。样坯于 1 0 0℃干燥 2 4h后置于钼丝炉中 ,在埋炭并通以 4L·min- 1氮气的条件下分别于1 30 0℃、1 4 0 0℃和 1 5 0 0℃下保温 2h烧成。通过对烧成后试样的体积密度、显气孔率和常温耐压强度的测定以及XRD、SEM和能谱分析 ,重点研究了硅对刚玉 -氮化硅系统的强度、物相组成和显微结构的影响。结果表明 :在刚玉 -氮化硅系统中引入硅后 ,由于硅能在烧成过程中形成液相 ,因此能促进坯体的烧结 ,提高烧成试样的强度 ;硅在烧成过程中能反应生成絮状O’ SiAlON ,絮状O’ SiAlON交织于刚玉和氮化硅颗粒间 。

金属铝粉对刚玉-氮化硅材料性能的影响

借鉴“过渡塑性相工艺”的思想,在刚玉- 氮化硅材料中引入12.5%(质量分数)的铝粉,研究 了铝粉的加入对刚玉-氮化硅材料的成型性能以及 烧成后试样的体积密度、显气孔率、载荷-变形曲线 (断裂韧性)、物相组成和显微结构的影响。结果表 明:在刚玉-氮化硅材料中引入铝粉后,由于铝粉的 塑性有利于成型过程中孔隙的填充,使得干坯致密度 提高;试样在空气气氛中烧成后,由于铝粉原位氧化 生成的活性氧化铝与氮化硅氧化生成的二氧化硅反 应,生成了针柱状的莫来石晶体或晶须,对烧结体具 有补强增韧作用。

氮化硅铁加入量对镁质浇注料力学性能的影响

以镁砂为主要原料,以硅微粉作为结合剂,研究了不同氮化硅铁加入量对镁质浇注料常温物理性能和高温力学性能的影响,借助X射线衍射仪、扫描电镜等对浇注料的物相和显微结构等进行了分析。结果表明:随着氮化硅铁加入量的增加,浇注料烘干强度下降,中温强度先变大后变小,在氮化硅铁加入量为3%时达到极值点,高温强度先增大后下降;热态抗折强度在氮化硅铁加入量为3%时达到最大。氮化硅铁在加热过程能部分氧化成二氧化硅,进而形成纤维状的镁橄榄石,增大强度;铁相物质能和方镁石固溶,促进烧结。

硅复合刚玉-氮化硅材料的性能、组成及显微结构

将由50% (质量分数,下同)氧化铝粉、37. 5%氮化硅粉和12. 5%硅粉组成的混合料和由62. 5%氧化铝粉和37. 5%氮化硅粉组成的混合料分别压制成试样,分别在空气和埋炭气氛中于1600℃保温2h烧成,然后检测试样的体积密度、显气孔率和常温耐压强度,并采用XRD、SEM、EDS等手段分析试样的物相组成和显微结构。结果表明:与未加硅粉的试样相比,加入硅粉的试样在两种气氛中烧成后,显气孔率较低,强度较大,说明硅对刚玉-氮化硅材料具有助烧结作用;在空气中烧成后,试样中残留有较多的单质硅,这些单质硅均匀分布于刚玉和氮化硅颗粒的空隙间;在埋炭气氛中烧成后,单质硅原位反应生成了O’SiAlON和SiC。

Si_3N_4加入量对Al_2O_3-SiC-C铁沟浇注料抗渣性能的影响

以棕刚玉、碳化硅、α-Al2O3微粉、白刚玉、硅微粉、97硅粉、Si3N4粉为主要原料,以高铝水泥为结合剂,制备了铁沟浇注料,研究了Si3N4加入量(质量分数分别为0、3%、6%、9%、12%)对试样抗渣性能的影响。结果表明:加入氮化硅的浇注料具有更优异的抗渣性能。抗渣机理为:一方面由于材料在烧结过程中Si3N4能部分保留下来,并生成了O'-Sialon,使得材料的抗渣性能增强;另一方面,材料在烧结过程中体积膨胀,减少了铁渣渗透的通道,也提高了材料的抗渣性能。

B_4C外加量对Al_2O_3-SiC-Si_3N_4铁沟浇注料性能的影响

研究了B4C外加量（外加质量分数为0~0.6%）对Al2O3-SiC-Si3N4铁沟浇注料常温物理性能和高温抗折强度的影响。用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪测定了试样的物相组成和显微结构。结果表明：随着B4C加入量的增大,浇注料体积密度和常温强度先增大后减小,显气孔率先减小后增大,高温抗折强度先增大后减小;B4C外加质量分数为0.4%时,浇注料综合性能达到最佳。B4C在材料中的作用主要是促进烧结和防氧化。与未添加B4C试样相比,添加B4C的试样中生成了更多纤维状的O’-SiAlON,且长径比更大。O’-SiAlON的生长机制推断为气-固机制。

碳化硼加入量对氧化镁-氮化硅铁浇注料力学性能的影响

以97烧结镁砂为主要原料,加入3%质量分数的氮化硅铁细粉,以硅微粉作为结合剂,研究了外加不同量碳化硼(其质量分数分别为0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%)对镁质浇注料常温物理性能和高温力学性能的影响,并借助扫描电镜对浇注料的显微结构进行了分析。结果表明:随着碳化硼加入量的增加,浇注料烘干强度下降,中、高温处理后强度变大,高温抗折强度下降。原因在于碳化硼在加热过程中氧化产生液相,促进材料烧结,使得材料致密,冷态强度增大;而由于液相的产生降低了镁质材料的直接结合程度,使得高温抗折强度减小。

氮化烧成后硅在刚玉氮化硅材料中的赋存形态

研究了不同温度氮化烧成后,硅在刚玉氮化硅材料中的赋存形态.结果表明:1300℃氮化后,硅的外层包裹着絮状的0’-Sialon;1400℃时,硅颗粒破裂且内部有氮化硅生成; 1500℃时,已没有残留硅保留下来,硅氮化生成了0’-Sialon和氮化硅;1600℃时,硅氮化完全,其中的杂质相CaO,Fe2O3等富集在一起.

镁锆质浇注料的抗渣性研究

采用坩埚法研究了镁锆质浇注料的抗渣性。结果表明:随着配料中锆英石的增加,浇注料抗渣渗透性增 强,抗渣侵蚀性降低。文中主要探讨了镁锆质浇注料抗渣渗透性机理。

硅粉对刚玉-氮化硅复合材料表面氧化膜的影响

将T-60氧化铝粉、氮化硅粉和硅粉分别按50%、37.5%和12.5%的质量分数配料混合,经压制成型后,在空气中于1600℃保温2h烧成制得刚玉-氮化硅复合材料试样,借助于XRD、SEM、EDS等研究了加入硅粉对刚玉-氮化硅复合材料表面氧化膜组成和结构的影响。结果表明:在空气中烧成的刚玉-氮化硅复合材料表面氧化膜主要由富硅玻璃相、刚玉和莫来石组成;在刚玉-氮化硅复合材料中引入硅粉能减小氧化膜厚度,并能提高氧化膜的致密程度。

刚玉-氮化硅复合材料研究现状

分析了陶瓷杯的损毁机理及陶瓷杯耐火材料的发展。重点总结了目前刚玉-氮化硅复合耐火材料的研究现状。

刚玉氮化硅复合材料表面氧化膜的形成动力学

以刚玉粉和氮化硅粉为原料,借助微量热分析天平,结合X射线衍射和扫瞄电镜等检测手段,对刚玉氮化硅复合材料表面氧化膜的形成动力学机理进行了研究,并推导出了动力学方程。研究结果表明材料表面氧化膜的形成动力学可分为三个阶段:化学反应速度控制阶段,动力学方程为△W=Kc·t,其中Kc=52.21exp(-73806.3/RT);混合控制阶段,动力学方程为(△W)2+KO/Kc(△W)=Km·t,其中Km=253.81exp(-85644.2/RT);扩散速度控制阶段,动力学方程为(△W)2=Kd·t,其中Kd=31.12exp(-66522.1/RT)。

Si_3N_4加入量对Al_2O_3-SiC-C铁沟浇注料性能的影响

以电熔棕刚玉、碳化硅、α-Al2O3微粉、白刚玉、硅灰、硅粉为主要原料,以高铝水泥为结合剂,制备了铁沟浇注料,研究了Si3N4加入量(质量分数分别为0、3%、6%、9%、12%)对试样性能、物相组成和显微结构的影响。结果表明:(1)随着Si3N4加入量的增加,不同温度处理后Al2O3-SiC-C试样体积密度和常温强度基本上呈先增大后减小,显气孔率呈先减小后增大的变化趋势,Si3N4的适宜加入量为3%～6%。(2)中高温热处理时,试样中的Si3N4部分氧化生成了活性很高的SiO2,进而与Si3N4和α-Al2O3反应生成了O’-SiAlON结合相。(3)高温处理后试样的高温抗折强度随Si3N4加入量的增加而增大,而未经高温处理的试样的高温抗折强度则随着Si3N4加入量的增加而减小,这与试样中O’-SiAlON相的生成量有关。

硅溶胶结合Al2O3-SiC-C铁沟浇注料的力学性能研究

为了研究硅溶胶结合Al2O3-SiC-C材料的力学性能,以电熔棕刚玉和碳化硅为主要原料,硅溶胶为结合剂,制备了Al2O3-SiC-C铁沟浇注料,研究了其在110、300、500、700、900、1 100、1 300、1 450℃热处理后的常温物理性能和高温(1 400℃)抗折强度,并借助XRD、SEM等进行物相和显微结构分析。结果表明:随着热处理温度的升高,试样常温强度增加,烧后线变化率增大,体积密度先减小后增大,显气孔率先增大后减小,转折温度在700℃;高温抗折强度超过6 MPa。其原因在于:在中低温下,硅溶胶脱水形成—Si—O—Si—凝胶网络结构,保证了浇注料的中低温强度,700℃时因试样大量脱水而使得显气孔率最大,体积密度最小;在高温下,试样中因形成大量纤维状莫来石而为浇注料提供了较高的常温强度和高温强度。

结合剂对氧化铝-碳化硅-碳质铁沟浇注料力学性能和显微结构的影响

分别以水泥、氧化镁-硅灰和硅溶胶三种结合剂制备了氧化铝-碳化硅-碳铁沟浇注料,借助相关测试标准和SEM、EDS、XRD等测试手段对比研究了三种浇注料的力学性能、显微结构和物相组成。研究结果表明:以水泥和硅溶胶结合的浇注料常温强度较大,以氧化镁-硅灰为结合剂的浇注料常温强度最小;硅溶胶为结合剂浇注料高温抗折强度最大,氧化镁-硅灰为结合剂最小。原因在于:尽管以水泥和硅溶胶为结合剂的浇注料在高温烧成时都生成莫来石,但以水泥结合试样中只是在基质中部分生成莫来石晶体,而以硅溶胶为结合剂试样由于硅溶胶分散性好,脱水后微粒活性更高,在试样中均匀生成了大量交错分布的莫来石晶体,且长径比更大,因此显著提高了高温抗折强度;以氧化镁-硅灰为结合剂的浇注料高温生成镁铝尖晶石、镁橄榄石和堇青石,由于镁铝尖晶石促进了碳化硅的氧化,使得结构疏松,强度降低。

Al粉加入量对凝胶粉结合铝镁不烧砖力学性能的影响

以各种粒径的棕刚玉、白刚玉(<0.047 mm)、镁砂细粉和α-Al2O3为主要原料,铝凝胶粉为结合剂,研究了铝粉加入量对精炼钢包铝镁不烧砖线变化率、抗折强度、耐压强度、显气孔率、体积密度和高温抗折强度的影响,并借助XRD和SEM研究了不烧砖的物相组成和显微结构。结果表明:随着铝粉量的增加,借助于塑性相成型,不烧砖烘干后的显气孔率减小、体积密度增大,抗折、耐压强度增大;在热处理过程中,铝粉一方面促进烧结,另一方面由于铝粉被氧化导致体积膨胀,并占主导地位,使得不烧砖显气孔率增大,体积密度减小,强度先增大后减小。高温抗折强度随铝粉加入量的增加而增大。