煤矸石还原氮化合成O’-Sialon及热力学研究

采用拟抛物面规则评估了O’-Sialon、X相的吉布斯生成自由能,并从热力学上分析了O’-Sialon、β-Sialon、X相的合成过程.研究了以中国山西煤矸石为原料,还原氮化合成O’-Sialon的影响因素,包括还原剂(C或者Si)的用量、氮化温度等;结果表明,以金属Si为主要还原剂时O’-Sialon的合成效果较佳,其相对含量最高可以达到80％左右,提高氮化温度有利于O’-Sialon的合成.

O’-Sialon-ZrO_2-C系材料抗Al_2O_3沉积性能

研究了O’-Sialon－ZrO2－C系材料的抗Al2O3沉积性能，并与Al2O3-C质材料进行了对比。结果表明：O’－Sialon－ZrO2－C系材料的抗Al2O3沉积性能明显优于Al2O3－C质材料，其抗Al2O3沉积机理主要为浇钢温度下O’－Sialon与钢液中夹杂的Al2O3接触并反应生成了低熔相而被钢水冲刷掉，从而阻碍了Al2O3在材料表面的沉积附着。O’－Sialon－ZrO2－C系材料的抗侵蚀能力随材料中ZrO2含量的提高而增强.

O’-Sialon-ZrO_2-SiC复合材料的抗氧化性能研究

研究了O’ Sialon ZrO2 SiC复合材料的氧化过程。结果表明 ,材料的氧化过程呈保护型氧化 ,材料最终的氧化产物为α 方石英、ZrSiO4 、ZrO2 ,且其氧化动力学过程符合氧化前期、中期。

原位生成O’-SiAlON晶须增强铝碳耐火材料

以板状刚玉、石墨为主要原料,基质部分分别添加3%、5%和7%的O’-SiAlON前驱体混合粉(即β-Si3N4微粉、SiO2微粉和α-Al2O3微粉的混合球磨粉),以酚醛树脂为结合剂制成试样,于200℃烘烤后,在空气中埋(SiO2+C)混合粉,分别于1000℃、1300℃、1500℃保温3h原位合成了含O’-SiAlON晶须的铝碳耐火材料。对烧后试样的物理性能、物相及显微结构进行了分析,并对烧结有重要影响的反应进行了热力学分析。结果表明:埋(SiO2+C)混合粉能有效抑制反应体系中SiO2在高温烧结过程中的分解,从而促进O’-SiAlON晶须的原位生成。1500℃时,含有O’-SiAlON前驱体混合粉的试样原位生成了针状和絮状的O’-SiAlON晶须,这些晶须交织于试样的骨料与基质之间,能显著增强试样的强度;且随着O’-SiAlON前驱体含量的增加,试样的强度逐渐增加。

O’-Sialon-ZrO_2-SiC_(nm)的制备及力学性能

采用热压烧结工艺合成了O’ Sialon -ZrO2 -SiC(nm) 复合材料 ,研究了该复合材料的力学性能及显微结构。结果表明 ,材料抗折强度随温度的变化属Ⅰ类曲线变化规律 ,Sialon、SiC多晶以及晶粒粗大、层状结构SiC的存在可能是导致材料强度不高的主要原因。断口的显微结构研究表明 ,复合材料在室温时的断裂以穿晶断裂为主 ,中。

O’-SiAlON结合锆刚玉材料的制备及性能研究

以粒度为3～1 mm、＜1 mm的电熔锆刚玉,粒度＜29.4 μm的轻烧矾土,粒度＜43 μm的Si粉为主要原料,采用氮化反应烧结法制备了O'-SiAlON结合锆刚玉复合材料,研究了该复合材料的制备工艺和物理性能.结果表明:复合材料中O'-SiAlON以柱状形式存在,O'-SiAlON的理论生成量为25%时,复合材料的力学性能较好;复合材料的热态抗折强度曲线属于Ⅰ类曲线,转折点温度(Tm)为1000 ℃.

BN-O’-SiAlON复合材料抗热震性能研究

采用热压烧结合成了BN-O’-SiAlON复合材料,通过XRD、SEM、TEM对材料的显微结构进行了表征,并采用水冷法研究其在不同热震温差(400～1 500℃)下的抗热震性能。研究表明,柱状的O’-SiAlON晶粒的弥散强化和桥联作用等增韧机制,材料内部存在的亚临界自发微裂纹,以及无规则取向的BN和O’-SiAlON晶粒相互交叉生长构成的网状结构,均有利于改善BN-O’-SiAlON复合材料的抗热震性能。虽然理论计算近似得出在热震过程中BN-O’-SiAlON复合材料中存在的热性能失配将导致较大的热应力,但实际上,在低于900℃的热震温差下材料的强度并没有明显降低,而在高于900℃的热震温差下才有较明显下降,直到达到1 500℃的热震温差时,其强度仍然保持在原来的40%左右,这说明BN-O’-SiAlON复合材料具有良好的抗热震性能。

O’-Sialon基陶瓷的性能及应用

系统地评述了目前研究较多的O’ Sialon基陶瓷如O’ Sialon、O’ β’ Sialon、O’ Sialon ZrO2 、O’ Sialon TiN等的机械性能、热物理性能和化学稳定性 ,介绍和展望了O’ Sialon基陶瓷的具体应用及发展前景 .

热震条件下Al_(2)O_(3)-O’-SiAlON-SiC复合材料氧化行为研究

以板状刚玉(骨料和细粉)、α-Al_(2)O_(3)微粉和硅粉等为原料,在1500℃下埋炭保温3 h烧结制备了Al_(2)O_(3)-O’-SiAlON-SiC复合材料。研究了热震及不同热震次数对复合材料氧化行为的影响。研究结果表明:在无热震和热震条件下,试样氧化增重率在900~1300℃均随温度升高而增加;热震氧化条件下的增重率大于无热震条件,且随热震次数增加,氧化增重率略有增加。无热震条件下,试样恒温氧化曲线类似于抛物线型,而热震条件下,试样氧化曲线接近直线型。因此,热震明显促进了复合材料的氧化,其原因在于热震使试样表面的氧化保护膜破裂,试样产生微裂纹,为氧气进入试样内部提供通道,进而加速材料氧化。

O’-Sialon-ZrO_2—SiC复合材料的合成热力学分析及其制备

在分析、绘制Ｓｉ－Ｏ－Ｎ三维立体参数状态图基础上，采用纯原料合成了Ｏ’－Ｓｉａｌｏｎ－ＺｒＯ２－ＳｉＣ复合材料．对实验结果用ＸＲＤ、ＴＥＭ进行分析，验证热力学分析的可靠性．结果表明，Ｏ’－Ｓｉａ－ｌｏｎ－ＺｒＯ２－ＳｉＣ复合材料中，主晶相Ｏ’－Ｓｉａｌｏｎ彼此之间构成网络状结构，ＺｒＯ２和ＳｉＣ颗粒弥散于编织状结构的孔隙中。

O’-Sialon-ZrO_2-SiC复合材料的抗热震性能研究

通过测定不同温差热震后试样的残余强度及观察试样的断口形貌 ,研究了O’ Sialon -ZrO2 -SiC复合材料的抗热震行为。结果表明 :O’ Sialon -ZrO2 -SiC复合材料具有比较好的抗热震性能 ,其临界热震温差为 110 0℃ ;添加SiC10 %试样的抗热震性能优于含SiC

碳热还原氮化法合成O′-Sialon粉

以纳米SiO2 ,Al(OH) 3 和碳黑为原料 ,在 14 0 0℃N2 气氛下采用碳热还原氮化法合成出O′ Sialon粉。绘出了 14 0 0℃时体系的优势区域图 ,用XRD分析法测定了产物相组成及相对含量 ,用TEM观察了产物的形貌 ,并用EDX分析法测定了产物中O′ Sialon的Si和Al摩尔比。在此基础上 ,研究了保温时间和添加剂含量对合成过程的影响 ,对合成过程机理进行了探讨。结果表明 :保温 7h ,含 3%添加剂的试样中O′ Sialon含量最高 ,达70 %左右 ,O′ Sialon中z值基本达到 0 .3。添加剂含量的增加有利于Al2 O3 向O′ Sialon中固溶。SiO是碳热还原氮化过程的中间产物 ,SiO的挥发导致体系较大的质量损失和Al2 O3 的残存。保温时间超过 8h ,体系气氛的改变使O′ Sialon分解转化为 β′

O′-sialon-ZrO_2-SiC复合材料的无压烧结合成及其热力学预报

采用拟抛物面规则预报了Ｏ′－ｓｉａｌｏｎ的标准生成Ｇｉｂｂｓ自由能．由无压烧结合成制备了Ｏ′－ｓｉａｌｏｎ－ＺｒＯ２－ＳｉＣ复合材料．分析了Ｏ′－ｓｉａｌｏｎ－ＺｒＯ２－ＳｉＣ材料烧结过程中物理化学变化．复合材料的抗折强度随ＳｉＣ含量增加而有所提高．复合材料中Ｏ′－ｓｉａｌｏｎ以柱状形式存在，且相互间构成编织状结构．

O'-Sialon-ZrO_2-SiC复合材料的侵蚀及界面分形研究

研究了O′ Sialon ZrO2 SiC复合材料在不锈钢液中的侵蚀行为。造成侵蚀的原因主要是不锈钢液通过侵蚀通道向材料内部扩散。分形研究表明 ,材料侵蚀界面的分形维数在 1 2 5～ 1 30之间且与侵蚀过程存在相应关系。

TiN/O′-Sialon导电复合材料的制备及其性能

以高钛渣为主要原料经碳热还原氮化法合成出廉价的TiN/O′-Sialon粉体作为原料,常压下烧结制备了TiN/O′- Sialon导电复合材料,利用XRD和SEM对其相组成和显微结构进行了表征,研究了初始原料中TiO_2加入量对材料的致密化、力学性能及常温导电性能的影响．结果表明：烧结产物由O-Sialon和TiN组成．O-Sialon大多呈等轴状,粒度约1—3μm．TiN为细小粒状,粒度多小于0．5μm．初始原料中TiO_2加入量为30%的材料,其体积密度为3．1g/cm^3,硬度为9．2 GPa,抗弯强度为169 MPa．25%左右的TiO_2加入量是决定材料中TiN能否形成导电网络的最低TiO_2加入量,此时材料的电阻率为1．8×10^(-2)Ω·cm．

原位复合TiN/O'-sialon在空气中的氧化行为

通过对不同气孔率和TiN含量的原位复合TiN/O′-sialon材料在空气中的氧化行为研究 ,得出了不同材料在不同温度下的氧化结果 ,提出了不同材料在不同温度下的氧化机理和模型 .

粘土还原氮化合成O'-Sialon基复合材料

采用高岭土碳热还原氮化合成O’ Sialon基复合材料。结果表明 ,在一定实验条件下 ,当烧结温度较低时 ( 1 40 0℃ ) ,碳热还原的最终产物为O’ Sialon、Si3N4;烧结温度较高时 ( 1 50 0℃ ) ,最终产物为O’ Sialon、SiC ;温度处于两者之间时 ( 1 450℃ ) ,O’ Sialon、Si3N4、SiC共存。

黄河泥沙非传统资源制备O′-SiAlON/SiC耐火材料

利用黄河泥沙合成O′-SiAlON/SiC复相耐火材料,着重将胶态成型工艺应用到制备过程中,即利用注浆成型工艺制备坯体,使坯体结构更均匀,同时促进最终产物的生成。探索了注浆成型中各工艺参数对坯体性能的影响,利用正交实验对注浆成型工艺参数进行了优化设计,并得到最佳工艺参数,在此工艺条件下制备的坯体密度最高(1.86 g/cm^3)。最终在较低的烧结温度下制备出O′-SiAlON/SiC复相耐火材料,该材料具有相对较高的O′-SiAlON/SiC比及较少的杂质相含量。

O′-Sialon-ZrO_2-SiC复合材料的摩擦磨损性能研究

研究了O′－Sialon－ZrO2－SiC复合材料在室温和600℃的摩擦磨损行为．研究表明，在实验条件下，O′－Sialon－ZrO2－SiC复合材料的磨损率远低于不锈钢的磨损率，O′-Sialon-ZrO2－SiC／不锈钢摩擦副间的磨损机制主要是粘着磨损．分形结果研究表明，分形维数与磨损存在对应关系，即分形维数越大，材料磨损越严重．复合材料磨损界面的分形维数在1．26～1．38之间．

O'-Sialon/BN和O'-Sialon/ZrO_2复合材料抗熔融金属和保护渣侵蚀

研究了 Ｏ＇－Ｓｉａｉｏｎ／ＢＮ和 Ｏ＇－Ｓｉａｌｏｎ／ＺｒＯ２复合材料抗熔融金属和保护法侵蚀．结果表 明：Ｏ＇－Ｓｉａｌｏｎ／ＢＮ复合材料抗钢水侵蚀的动力学分为两段控制：前期为界面化学反应控制，后 期为扩散控制．Ｏ＇－Ｓｉａｌｏｎ／ＺｒＯ２复合材料具有良好的抗保护渣侵蚀性能这是由于ＺｒＯ２在硅酸 盐熔体中的溶解度较低，随着ＺｒＯ２的增加，抑制了Ｏ＇－Ｓｉａｌｏｎ与ＣＯ，以及渣中其他组元的反应， 从而提高了Ｏ＇－Ｓｉａｌｏｎ抗渣的侵蚀性．