TiO_(2)添加量对SiC多孔陶瓷物相组成及性能的影响

为制备同时具有高气孔率和高强度的硅结合SiC多孔陶瓷,以α-SiC粉、单质Si粉及TiO_(2)粉为主要原料,在氩气气氛下经1400℃保温3 h制备SiC多孔陶瓷,探究TiO_(2)添加量(加入质量分数分别为0、2%、4%、8%)对材料物相组成、显微形貌、孔径分布及主要物理性能的影响。结果表明:随TiO_(2)添加量的增加,单质Si的衍射峰逐渐消失,材料中检测到Ti_(3)O_(5)及TiSi_(2)物相,伴随着新相的生成,SiC颗粒间结合更加紧密,其显气孔率及平均孔径减小,力学性能显著提升。当TiO_(2)添加量为8%(w)时,材料具有优异的综合性能,其显气孔率、常温抗折强度及平均孔径分别为33.6%、29.6 MPa和0.27μm。

莫来石-Ti(C,N)复合材料的制备及其力学性能研究

以TiO_(2)粉、石墨粉、Al/Si/Al_(2)O_(3)复合粉体为原料,在氮气气氛下经1400℃~1600℃保温2 h,采用碳热还原氮化法制备得到莫来石-Ti(C,N)复合材料,研究了烧成温度对复合材料物相组成、微观结构与力学性能的影响。结果表明:经1400℃热处理后,试样的物相组成为Ti(C,N)、SiO_(2)和硅线石。随热处理温度升高至1450℃~1600℃,硅线石消失的同时,试样出现了短柱状莫来石,并与无定形SiO_(2)紧密连接,形成有效的化学结合。当烧成温度为1500℃时,大量开口气孔随颗粒重排、界面移动而消失,材料颗粒间结合较为紧密,气孔数量明显减少,该烧成温度下试样具有最佳综合性能,其体积密度、弹性模量、抗折强度和维氏硬度分别为(3.48±0.02) g·cm-3、(138.5±0.1) GPa、(158.0±0.03) MPa和(21.01±0.01) GPa。

莫来石纤维增强氧化物多孔陶瓷及其性能研究

以不同规格的粉煤灰漂珠、长石粉和铝矾土粉为主要原料,引入莫来石纤维为增强相,研究莫来石纤维含量对多孔陶瓷材料性能的影响规律及作用机理。结果表明:高温下长石粉中的低熔相能够降低材料的共晶熔点,将基质间的物理界面结合转变为化学结合。样品经1100℃烧成后,随着莫来石纤维含量的增加,多孔陶瓷的闭口气孔率增加,而常温耐压强度和体积密度呈现先增大后减小的趋势。当莫来石纤维含量为10 wt.%时,材料具有最佳综合性能,其体积密度为(0.74±0.01)g·cm^(−3)、真气孔率为(72.70±0.58)%,常温下耐压强度为(7.30±0.64)MPa。此外,试样在300℃、600℃及900℃下的平均热导率分别为0.202 W·m^(−1)·K^(−1)、0.214 W·m^(−1)·K^(−1)及0.244 W·m^(−1)·K^(−1)。

Y_(2)O_(3)对氧化物结合Ti(C,N)复合材料性能的影响

为探究稀土氧化物对Ti(C,N)复合材料性能的影响,以TiO_(2)粉、石墨粉和Si粉为原料,Y_(2)O_(3)粉为烧结助剂,采用碳热还原氮化法经1600℃高温烧成制备氧化物结合Ti(C,N)材料。研究Y_(2)O_(3)添加量(加入质量分数分别为1%、2%、4%)对Ti(C,N)复合材料物相组成、显微形貌及物理性能的影响。结果表明,高温烧后试样的主物相均为Ti(C,N)、Ti_(3)O_(5)、α-石英及Y_(2)Si_(2)O_(7)。随Y_(2)O_(3)添加量的增大,试样中液相生成量增多,使Ti(C,N)晶粒粗化,Y_(2)Si_(2)O_(7)物相分布不均匀,试样的力学性能受损。当Y_(2)O_(3)添加量(w)为1%时,Ti(C,N)晶粒的平均尺寸约为0.76μm,复合材料具有较高致密度及优异的力学性能,其显气孔率、常温抗折强度和弹性模量分别为0.8%、242.2 MPa和230.3 GPa。

颗粒级配对重结晶SiC蜂窝陶瓷显微结构与力学性能的影响

以不同粒径(0.5、25、38和45μm)α-SiC粉末为原料,采用重结晶烧结工艺制备碳化硅蜂窝陶瓷,探究了颗粒级配对重结晶碳化硅(R-SiC)显微形貌、孔径分布及物理性能的影响。结果表明:1)经2200℃保温1 h烧成后,与仅添加25、0.5μm双粒径颗粒级配相比,随着38和45μm粒径α-SiC的逐步引入,R-SiC蜂窝陶瓷的烧结致密度无明显变化,但R-SiC粗颗粒间的平均烧结颈面积增大,中位孔径提高且孔径分布更为集中。2)当α-SiC原料的颗粒级配为25、0.5、38μm三种粒径时,R-SiC蜂窝陶瓷力学性能达到最优,其常温抗压强度、体积密度、显气孔率分别为18.0 MPa、1.81 g·cm^(-3)、40.8%。

混料工艺对铝锆碳耐火材料生坯性能的影响

针对铝锆碳耐火材料生坯显微结构和力学性能的调控与优化,以板状刚玉、锆莫来石、锆刚玉为骨料,α-Al_(2)O_(3)微粉、鳞片石墨、添加剂为细粉,木质素磺酸盐为结合剂,机压成型制备铝锆碳耐火材料试样和基质试样。研究了细粉的混料工艺(手动混料0.5 h、未混料、球磨混料2和5 h)对基质试样和耐火材料试样体积密度、显气孔率、常温耐压强度和显微结构的影响。结果表明:细粉的混料工艺对试样显气孔率和体积密度的影响较小,但对显微结构和常温耐压强度影响显著。球磨混合使得原料分布均匀,显著减少气孔、裂纹等缺陷,并使得基质原料的粒度均匀性提高和比表面积增加,有利于木质素磺酸盐溶液结合剂的吸附和黏结,从而保证强度的明显提升。但过长的球磨时间可能会导致原料颗粒过细,团聚增多,反而降低了强度。当细粉经2 h球磨混合时,试样中基质与骨料结合较为紧密,常温耐压强度最高。

基于卷积神经网络的电熔镁砂块料识别与分类

电熔镁砂的人工分选过程造成电熔镁砂的分类精准度不高,且工作环境恶劣。人工智能的图像识别技术具有高效性和可靠性等优点,采用人工智能的方式对电熔镁砂进行识别和分类将可以很好地解决这一问题。基于卷积神经网络的图像识别技术,通过学习大量电熔镁砂的样本宏观特征后,对不同品种进行了识别和分类,并对高钙电熔镁砂图像进行训练150次迭代。结果表明:运用卷积神经网络对高钙电熔镁砂图像进行训练,在104次迭代时的训练精度最高,高达97.2%。在实际识别中6种不同氧化镁含量的高钙电熔镁砂的预测概率都达到了99.4%以上,不仅可以减少人工,还提高对电熔镁砂的分类效率和识别准确度。

固相反应合成Al_4SiC_4材料

采用粒度14μm的磨料级碳化硅,粒度10μm的工业级金属铝粉和粒度5μm的工业级炭黑粉为原料,按SiC∶Al∶C质量比为22∶59∶19配料制成试样,在氩气保护下,分别在1200℃8h、1600℃2h和1650℃2h烧成,研究了通过固相反应合成Al4SiC4材料的条件和动力学过程。通过X射线衍射仪进行物相分析,扫描电子显微镜和透射电子显微镜的形貌分析以及能谱分析确定成分。结果表明:反应体系在1200℃以下,铝和炭黑反应首先生成中间相Al4C3;从1200℃开始通过SiC+Al4C3=Al4SiC4固相反应生成Al4SiC4;当合成温度达到1650℃时,获得Al4SiC4材料;制备的Al4SiC4材料的颗粒均匀,尺寸在几百纳米到几微米之间。

镁橄榄石质隔热材料的制备及其性能研究

以天然镁橄榄石和NaCl为原料,采用熔盐法制备镁橄榄石质隔热材料。研究不同熔盐配比和烧结温度对材料显气孔率、体积密度和耐压强度的影响,并利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对其相组成及微观形貌进行表征。结果表明,熔融的NaCl提供了液相环境,促进了镁橄榄石的烧结,经过水溶液处理后,NaCl溶于水中,其占据的空间形成了气孔;烧结温度为1 100℃,熔盐含量为50%时,制得的隔热材料有较低的体积密度、较高的显气孔率和耐压强度,气孔分布更均匀,材料的隔热性能较佳。

铝镁碳体系中形成MgAlON尖晶石的探讨

采用SEM ,EDS,XRD和热力学分析等证明了在氮气和还原气氛下 ,铝镁碳砖高温处理后生成的尖晶石是MgAlON的尖晶石 ,不是单一的无氮镁铝尖晶石 .这是不同于现有看法的新观点 .

MgO加入量和烧成温度对镁橄榄石材料物相组成和性能的影响

在镁橄榄石细粉中加入不同含量的电熔镁砂,以树酯为结合剂,在不同温度下进行烧成,制备镁橄榄石耐火材料。对烧成制品的物相组成、显气孔率、体积密度和常温耐压强度进行检测,研究不同电熔镁砂含量和烧成温度所制镁橄榄石的物相组成和性能。结果表明,随着镁砂含量的增加,镁橄榄石耐火材料的显气孔率逐渐增大;随着烧成温度的提高,镁橄榄石耐火材料的显气孔率逐步降低,有利于加速其合成。

MgAlON-Al_2O_3复合材料的抗渣性能

采用坩埚法研究MgAlON-Al2O3系复合材料的抗渣性能,分析了复合材料的高温稳定性能和材料受渣侵蚀后的显微结构变化。研究结果表明,MgAlON的抗渣性能优于刚玉和刚玉-MgAlON系复合材料;同时在Mg-AlON-AlO系复合材料中,随着MgAlON含量增加,复合材料抗渣性能增加。

添加剂对MgAlON材料抗氧化性能的影响

MgAlON材料较易被氧化 ,研究了几种抗氧化剂的作用。结果表明 :B4 C和SiC的效果最好 ,它们氧化后分别生成B2 O3、SiO2 及其化合物 ,填充于材料气孔 ,起着保护作用 。

MgAlON合成过程中硅元素的热力学行为

热力学、SEM、EDS和XRD研究表明 ,在MgAlON合成过程中 ,一部分SiO2 杂质被还原挥发 ,另一部分转变成Si3N4或者SiC。

氧氮化铝陶瓷的合成与应用

介绍了氧氨化铝的基本性能、合成研究的最新进展、烧结及其抗氧化性、热稳定性和应用。

Ti-Mg系复合材料的致密化及其梯度材料的制备

在625℃-30 MPa-2 h条件下,通过Ti和Mg发生固溶反应获得了Ti-Mg系梯度材料。该梯度材料厚度为1.25 mm,沿厚度方向的密度从3.416×103kg/m3到1.740×103kg/m3准连续变化。用EPMA+EDS和TEM观察了材料的显微结构和成分分布,证实了该材料具有组成梯度化和组分准连续变化的特性。

Al4SiC4的性能、制备和应用

介绍了一种待研发的新型三元碳化物Al4SiC4(碳硅化铝)的组成和基本性能,并重点讨论了Al4SiC4的各种合成和制备方法,如固相反应烧结法、高温自蔓延法等的原理及效果。首先讨论了Al4SiC4材料的基本性能、抗氧化性能和抗水化性能,比较了Al4SiC4和其他材料之间的性能差异,并介绍了Al4SiC4的应用范围;最后对Al4SiC4材料的合成方法和性能进行了总结,同时指出了碳硅化铝材料作为新型耐火材料的研究和使用的进一步研究方向。

变密度Ti-Sc系梯度材料的制备

经过1 473 K-30 MPa-2 h真空热压烧结制备得到不同Ti和Sc比例的合金材料。同时还制备了在厚度方向密度准连续变化,密度从3.0到4.5 g/cm3的Ti-Sc系梯度材料。金属Mg可以显著提高Ti-Sc合金及其梯度材料的密度。EPMA+EDS观察了材料的显微结构及成分分布。

Na^+对制备Al_4SiC_4/Al_4O_4C复合耐火材料的影响

以焦宝石、活性炭和铝粉为原料,添加Na2CO3制备Al4SiC4/Al4O4C复合耐火材料。采用化学分析、XRD和SEM等测试技术,研究了Na+对材料物相组成和显微结构的影响。结果表明:添加Na2CO3加速了Al2O3和活性炭的反应,促进了Al4O4C的生成。未添加Na2CO3时生成的Al4SiC4晶粒表面光滑,添加Na2CO3后Al4SiC4晶粒粗糙、凹凸,缺陷明显增加。此外,未添加Na2CO3的试样中生成的Al4O4C呈短纤维状,添加Na2CO3后全部转变为细小颗粒。

MgAlON对碳结合制品性能的影响

采用合成MgAlON部分或全部取代铝碳砖和铝镁碳砖中的基质部分 ,并测试其对材料密度、强度、抗氧化性和抗渣性能的影响。结果表明 :在铝碳和铝镁碳耐火制品中加入MgAlON后 ,体积密度上升 ,耐压强度提高 ,抗氧化性能改善 。