莫来石-刚玉-镁铝尖晶石复相材料的抗碱侵蚀性能研究

为了提高莫来石-刚玉质匣钵的抗碱侵蚀性能,以煤矸石、工业氧化铝和工业氧化镁为原料,采用二步煅烧法制备了莫来石-刚玉-镁铝尖晶石复相材料,研究了工业氧化镁加入量(加入质量分数分别为1%、2%、3%、4%和5%)对试样物相组成、显微结构及物理性能的影响,并探究了试样抗钠离子电池正极材料的侵蚀机制。结果表明:1)氧化镁可促进莫来石晶体生长和试样烧结致密化,且由于莫来石晶体直接结合及微晶镁铝尖晶石颗粒增韧,所有试样均具有高的常温耐压强度,≥248 MPa;2)以不同形态分布于试样中的镁铝尖晶石可形成物理屏障,阻止Na^(+)渗透,阻隔其与莫来石和刚玉反应,提高试样的抗碱侵蚀性能;3)综合试样的物理性能和抗碱侵蚀性能,工业氧化镁的最佳加入量为4%(w)。

Al_(2) O_(3)-MgAl_(2) O_(4)复相骨料对刚玉-尖晶石浇注料抗渣性能的影响

为研究Al_(2)O_(3)-MgAl_(2)O_(4)复相骨料对刚玉-尖晶石浇注料抗渣性能的影响,在基质中添加与不添加尖晶石细粉的2种情况下,分别以板状刚玉骨料和Al_(2)O_(3)-MgAl_(2)O_(4)复相骨料制备了刚玉-尖晶石浇注料。先利用FactSage反应热力学软件计算了1600℃时板状刚玉和Al_(2)O_(3)-MgAl_(2)O_(4)复相骨料与熔渣之间的反应热力学,并采用浸泡法研究了2种骨料的抗渣性能,再采用静态坩埚法研究了2种骨料对浇注料抗渣性能的影响。结果表明:与板状刚玉骨料相比,Al_(2)O_(3)-MgAl_(2)O_(4)复相骨料侵蚀层中的裂纹细而少,遭受熔渣侵蚀后不易剥落,其过渡层中既有CA 6相也有尖晶石相,而且尖晶石相中固溶有Fe、Mn元素,该骨料不仅通过形成CA 6层来阻挡熔渣侵蚀,而且通过尖晶石吸收熔渣中FeO、MnO等物质而降低熔渣的黏度,进而起到抵抗熔渣侵蚀的作用。由Al_(2)O_(3)-MgAl_(2)O_(4)复相骨料替代板状刚玉骨料,浇注料试样的侵蚀和渗透面积百分率均有所降低,尤其在基质和骨料中同时引入尖晶石可更加有效地提高刚玉-尖晶石浇注料的抗渣性能。

刚玉和引入性莫来石对原位莫来石的结构性能影响的对比分析

本文研究了刚玉和引入性莫来石对原位莫来石结构性能的影响,从材料组成、微观结构、力学性能和相组成等多维度进行对比实验归纳总结。通过对比分析不同的结果,本文探讨了刚玉和引入性莫来石在提高原位莫来石性能方面不同的作用和影响,多角度分析了热稳性能差异化的原因。

不同碱度渣对刚玉-尖晶石浇注料的侵蚀行为研究

浇注料的抗渣侵蚀性能与钢渣的碱度密切相关。以烧结刚玉、缺陷尖晶石微粉、活性α-Al_(2)O_(3)微粉、电熔镁砂细粉和铝酸钙水泥(Secar71)为主要原料,制备了刚玉-尖晶石浇注料,采用静态坩埚法于1600℃保温3 h进行抗渣试验,并用热力学模拟计算了液相量和液相组成,研究了刚玉-尖晶石浇注料对3种不同碱度渣(1.6、2.3和7.6)的抗渣侵蚀性能。结果表明:刚玉-尖晶石浇注料在高碱度渣中溶解能力有限,在熔渣-耐火材料界面极易形成尖晶石固溶体和六铝酸钙等高熔点物相,形成致密层阻挡熔渣渗透和侵蚀。而其在低碱度渣中溶解度较高,在浇注料-熔渣达到较高反应程度时,才开始形成尖晶石固溶体和六铝酸钙等高温相,无法形成有效的致密层阻止熔渣对浇注料的侵蚀和渗透。因此,刚玉-尖晶石浇注料对高碱度渣抗渣侵蚀能力较强,对低碱度渣抗渣侵蚀能力较弱。

刚玉骨料种类对高纯刚玉制品性能的影响

为对比电熔白刚玉和板状刚玉对高纯刚玉砖性能的影响,分别以粒度≤3 mm电熔白刚玉和板状刚玉为骨料,≤75μm的氧化铝粉和d_(50)≈3. 5μm的氧化铝微粉为基质,采用机压成型,分别于1 650、1 700、1 750和1 800℃保温3 h烧成制备了w(Al_2O_3)≥99. 0%的高纯刚玉试样。对两种烧后试样的常温和高温力学性能、高温蠕变性、抗热震性以及抗渣性进行了测定和分析。结果表明:无论是以板状刚玉还是电熔白刚玉为原料的高纯刚玉制品,其最佳烧成温度均为1 750℃;以板状刚玉为骨料制备试样的力学性能更优,抗渣渗透性更好,且试样的抗蠕变性好。分析原因主要为:板状刚玉颗粒结晶小,表面粗糙,骨料与基质的结合性好,显微结构中多为微细、非贯通气孔;电熔白刚玉中存在少量的β-Al_2O_3团聚体析晶物,高温蠕变时形成了较多液相。因此,以板状刚玉为骨料制备的高纯刚玉耐火制品综合性能更优。

电熔致密刚玉和板状刚玉对刚玉-莫来石材料结构与性能的影响

以电熔致密刚玉、板状刚玉、电熔莫来石、可引入硅源和铝源的复合粉体为主要原料,研究了电熔致密刚玉和板状刚玉对烧后(1600、1700℃)刚玉-莫来石材料结构与性能的影响。结果表明:1)电熔致密刚玉的反应活性较低,原位莫来石缓慢持续生成,晶粒数量较少、尺寸较大,而板状刚玉的反应活性相对较高,原位莫来石晶粒数量较多、尺寸较小、分布均匀;2)同一温度烧后,板状刚玉-莫来石材料的显气孔率相对较高,烧后线变化率较小,弹性模量、常温抗折强度和耐压强度较低,抗热震性更优异;3)烧成温度由1600℃提高到1700℃,两种材料的烧结程度提高,气孔聚结,原位莫来石晶粒长大,高温抗折强度提高,但热膨胀系数失配程度也随之增大,导致常温抗折强度均低于高温抗折强度,其中电熔致密刚玉-莫来石材料中原位莫来石发育长大更为明显,因而常温耐压强度和抗折强度降低。

刚玉石混凝土抗弹丸侵彻性能对比研究

进行了Φ37mm弹对混凝土靶体和刚玉微粉混凝土靶体、刚玉碎石混凝土靶体、刚玉块石混凝土靶体的侵彻试验,得到了不同的侵彻破坏效果,结合试验数据利用计算公式得到不同刚玉石混凝土的抗侵彻系数。结果表明刚玉块石混凝土靶体抗侵彻性能最优越,刚玉碎石混凝土抗侵彻性能次之,刚玉微粉混凝土靶体比混凝土靶体抗侵彻性能提高不明显。

回转窑炉渣对刚玉-莫来石砖的侵蚀研究

对某公司危废焚烧回转窑燃烧带用后刚玉-莫来石砖进行取样,采用XRD、SEM结合EDS对残砖进行显微结构和成分分析,探索危废焚烧回转窑用刚玉-莫来石砖在含卤素及高含量钠盐炉渣侵蚀下的蚀损机制。结果表明:熔渣中的钠盐、钾盐及Br、Cl等元素侵蚀渗透能力强,在基质中产生的NaCl、KBr及方钠石等低熔点、低密度物质,一方面导致燃烧带的砖体高温性能降低,加快了物料对砖体的侵蚀磨损;另一方面导致砖体产生不可逆的体积膨胀,从而在回转窑运行过程中出现剥落。

含刚玉变沉积岩对扬子克拉通西北缘新元古代演化史的制约

厘清扬子西北缘出露的前寒武纪变质基底对于揭示扬子克拉通新元古代的大地构造演化历史和四川盆地的深层资源形成与赋存机制具有基础性意义。本文报道了在扬子克拉通西北缘米仓山地体中识别出的黑云母斜长片麻岩与含刚玉矽线堇青云母片岩。相平衡模拟研究认为刚玉的产生与深熔过程中SiO2的丢失有关。黑云母斜长片麻岩记录的峰期变质温压条件达到759℃~770℃,0.48~0.55 GPa(地温梯度约为46℃/km~53℃/km),含刚玉矽线堇青云母片岩的典型矿物组合(斜长石+钛铁矿+黑云母+堇青石+刚玉+矽线石)所记录的温压条件为580℃~620℃,0.36~0.46 GPa(地温梯度范围为35℃/km~43℃/km)。变质锆石年代学揭示了两组变质年龄分别为814±9 Ma、736±17 Ma,但两组变质年龄的关系还有待进一步厘清。结合前人研究成果,本文认为含刚玉变沉积岩进一步精细刻画了自~814 Ma后的弧-陆碰撞过程,高地温梯度可能与碰撞过程中伴随幔源物质参与有关,相应的碰撞过程进一步证实扬子克拉通位于罗迪尼亚超大陆周缘。

聚丙烯纤维对刚玉-六铝酸钙浇注料抗热震性能的影响

为改善刚玉-六铝酸钙浇注料的性能,以刚玉、六铝酸钙(CA_(6))、活性α-Al_(2)O_(3)微粉为主要原料,在1550℃保温4 h,制备了水合氧化铝结合的刚玉-CA_(6)浇注料,研究了不同聚丙烯纤维加入量(外加质量分数分别为0、0.04%、0.08%、0.12%和0.16%)对刚玉-CA_(6)浇注料性能尤其是抗热震性的影响。结果表明:1)聚丙烯纤维的加入可使试样平均线膨胀系数减小,但会导致试样强度和体积密度有所降低,进而导致弹性模量减小;2)适量聚丙烯纤维的加入可改善试样抗热震性,但过量的聚丙烯纤维会导致材料内部结构疏松、致密度减小,试样抗热震性反而有所降低;3)聚丙烯纤维加入量为0.08%(w)时,常温抗折强度保持率最高,为53.5%,表现出最佳的抗热震性能。

38CrMoAl渗氮钢微晶刚玉砂轮摆线磨削工艺试验研究

在实际磨削38CrMoAl渗氮钢过程中,存在磨削烧伤情况。本文分别采用白刚玉砂轮和微晶刚玉砂轮磨削38CrMoAl渗氮钢,对比研究了不同磨料类型刚玉砂轮对磨削力和表面粗糙度的影响规律。试验结果表明:相较于白刚玉砂轮,微晶刚玉砂轮磨削时磨削力降低了14.2%。基于正交试验方法,通过微晶刚玉砂轮平面磨削试验,探究了磨削工艺参数对磨削力和工件表面粗糙度的影响。结果分析表明:磨削深度对磨削力影响最大,其次是工件进给速度和砂轮转速;对于工件表面粗糙度而言,工件进给速度的影响最大,其次是砂轮速度和磨削深度。最终采用微晶刚玉砂轮对38CrMoAl渗氮钢齿轮样件进行批次加工,结果显示无磨削烧伤发生,且磨削表面质量得到了显著提高。

新型烧结刚玉磨料概述

本文阐述了新型烧结刚玉磨料及其制品的优越性能,分析了国内新型烧结刚玉磨料的研究与生产现状,探讨了新型烧结刚玉磨料生产技术本土化的意义。

不同刚玉骨料的刚玉-尖晶石浇注料性能研究

为了合理选用刚玉-尖晶石浇注料所用的刚玉骨料,分别以板状刚玉、白刚玉和棕刚玉为骨料,以板状刚玉细粉、电熔尖晶石细粉、氧化铝微粉、氧化铬细粉和纯铝酸钙水泥为基质,研究了三种种类刚玉骨料的刚玉-尖晶石浇注料的性能。结果表明:以棕刚玉为骨料的浇注料流动性最好,但随着处理温度的升高,棕刚玉晶界处的杂质向颗粒边缘迁移,使颗粒溃散,导致1 350℃时线变化较大,同时杂质促进基质烧结,大幅度提高了1 600℃时材料的常温强度,降低了高温抗折强度,而且抗渣侵蚀性最差;以板状刚玉为骨料的浇注料抗热震性最好,但抗渣渗透性最差。

不同种类铝镁尖晶石细粉对刚玉尖晶石浇注料性能的影响

以板状刚玉颗粒和电熔尖晶石颗粒为骨料,以板状刚玉细粉、烧结或电熔尖晶石细粉、活性α-Al_(2)O_(3)微粉为基质,高纯铝酸钙水泥为结合剂,振动浇注成型,经1550℃高温烧成后制备刚玉尖晶石试样。研究了不同厂家烧结尖晶石细粉和电熔尖晶石细粉的化学成分、物相组成和粒度分布对刚玉尖晶石浇注料显微结构、烧后永久线变化率、显气孔率、体积密度、常温抗折强度、高温抗折强度和常温耐压强度的影响。

活性氧化铝加入量对活性氧化镁结合刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

为改善活性氧化镁结合刚玉-尖晶石浇注料的性能,以板状刚玉、活性氧化铝微粉、活性氧化镁微粉和乳酸铝为原料,制备了活性氧化镁结合刚玉-尖晶石浇注料,研究了活性氧化铝微粉加入量(加入质量分数分别为0、8%、13%和18%)对浇注料显微结构、物相组成、物理性能及抗渣侵蚀和渗透性能的影响。结果表明:1)活性氧化铝微粉的加入促进了活性氧化镁结合刚玉-尖晶石浇注料的烧结,提高了骨料和基质的结合程度,使浇注料显微结构更加致密;2)随着活性氧化铝微粉加入量的增加,试样体积稳定性提高,显气孔率降低,体积密度增加,常温抗折强度和耐压强度及抗渣性提高;3)当活性氧化铝微粉加入量为18%(w)时,活性氧化镁结合刚玉-尖晶石浇注料的综合性能最好(考虑到颗粒级配和原料成本的问题,没有必要再进一步增加活性氧化铝微粉),其体积密度为3.05 g·cm^(-3),显气孔率为18.5%,加热永久线变化为0.31%,常温抗折强度和耐压强度分别为13.5和73.8 MPa,抗渣性最佳。

硫酸钙对刚玉-尖晶石材料性能的影响

【目的】优化刚玉-尖晶石材料的高温性能。【方法】以板状刚玉、电熔白刚玉、尖晶石、氧化铝微粉、硫酸钙为原料制备了刚玉-尖晶石制品,研究了硫酸钙加入量对刚玉-尖晶石材料的常温性能、高温抗折强度、弹性模量和抗热震性能的影响。【结果】结果表明:随着硫酸钙加入量增加,试样常温抗折和耐压强度先升高后降低;高温抗折强度先升高后降低,抗热震性能在硫酸钙加入量少时较好。【结论】硫酸钙加入量为4.2%的试样,具有较好的常温性能、高温强度和抗热震性,其主要归因于经高温烧后硫酸钙分解生成的CaO与基质中的Al_(2)O_(3)反应生成的六方板状CA_(6),交错分布在基质中,这种结构有利于提高试样的抗热震性和弹性模量。

不同保温工艺对莫来石刚玉陶瓷的影响研究

为探究不同保温工艺对莫来石刚玉陶瓷的性能影响,以铝矾土和煤矸石为原料,按照60%铝矾土和40%煤矸石的质量比混料制备A_(3)S_(2)(3A_(l)2O_(3)·2Si O_(2))/A_(l)2O_(3)陶瓷胚体。采用高温段恒定保温和高低温段分段保温的保温方式烧结制备莫来石刚玉陶瓷,对比分析制得陶瓷样品的体积密度、气孔率和抗折强度的变化趋势,并用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对陶瓷样品的物相及微观形貌进行表征。结果表明,高低温分段保温制得的A_(3)S_(2)/A_(l)2O_(3)陶瓷性能优于高温段恒定保温制备的陶瓷性能,当高温段为1350℃时,A、A1、A2保温工艺制得的试样抗折强度分别为37.86、68.52、79.86 MPa,A1与A2的抗折强度远高于A。这是因为低温段恒定保温可使原料中的吸热反应进行完全,矿物充分转变为氧化物在高温段进行固相反应,使陶瓷性能更优,其中A2试样性能最优,当高温段为1350℃时,A2试样体积密度为2.23 g/cm^(3),气孔率为0.26%,抗折强度为79.86 MPa。

硅溶胶结合刚玉和刚玉-莫来石浇注料的性能研究

以电熔白刚玉、电熔莫来石、氧化铝微粉、二氧化硅微粉和硅溶胶为主要原料,制备了硅溶胶、二氧化硅微粉结合刚玉浇注料以及硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料,研究了不同温度处理后浇注料的常温性能、冷态和热态抗折强度以及弹性模量等性能,并进行了差热、X射线衍射和显微结构分析。研究结果表明:1)与二氧化硅微粉相比,硅溶胶能够显著提高浇注料800℃以下的抗折强度;硅溶胶结合和二氧化硅微粉结合的机制以及随温度变化的规律基本一致。2)高温下刚玉骨料中β-Al2O3分解产生的Na2O大部分进入液相,使液相中Na2O含量增加,不利于浇注料中原位生成莫来石,并降低材料的高温强度。3)莫来石加入到硅溶胶结合刚玉浇注料中,能显著降低浇注料的弹性模量,借助于高温下液相的传质作用,莫来石彼此连接形成网络,从而增加了浇注料的强度。

电熔法板状刚玉的制备及其性能

采用电熔法以γ－Ａｌ２Ｏ３粉料为原料制备出晶体发育充分的板状刚玉．对其进行了化学成分、ＸＲＤ和ＳＥＭ分析，并做了应用实验．结果表明电熔法板状刚玉的显微结构与ＡＬ－ＣＯＡ板状氧化铝是一致的；电熔法板状刚玉细粉用作耐火制品的基质料可提高抗折强度，改善抗热震性．

Sialon结合刚玉耐火材料的制备

利用天然高岭土通过碳热还原氮化法合成β′-Sialon（Si2Al3O3N5）粉体，并制备出Sialon结合刚玉耐火材料。Sialon结合刚玉耐火材料可在1550～1640℃烧结，烧结体的体积密度为3．10g·cm－3，气孔率21％，抗折强度85．0MPa，900℃冷水淬冷10次制品仍保持原有强度，1350℃空气流中重量增加低于0．30％。