硅铝凝胶粉结合SiAlON增强A1_2O_3-SiC-C浇注料

以电熔致密刚玉和碳化硅为骨料,硅铝凝胶粉、氮化硅粉、硅粉为细粉,制成SiAlON增强Al2O3-SiC-C浇注料,研究了硅铝凝胶粉的加入量分别为1%、3%、5%(质量分数,下同)时对此浇注料的烧结性能、力学性能的影响。结果表明:采用硅铝凝胶粉取代纯铝酸钙水泥作结合剂,可使SiAlON增强Al2O3-SiC-C浇注料在经中温、高温热处理后的常温抗折强度及耐压强度较大提高,中温、高温强度提高幅度更大。另外,随着硅铝凝胶粉加入量的增加,浇注料的常温及高温强度呈先增大而后减小的趋势。由X射线衍射和扫描电镜分析结果可知,硅铝凝胶粉的加入既有利于降低βSiAlON的生成温度,又可以减少材料中的低熔物质。分布均匀、发育良好的粒状βSiAlON的形成是SiAlON增强Al2O3-SiC-C浇注料较水泥结合浇注料强度高的根本原因。

稀土氧化物对反应烧结合成镁铝尖晶石的影响

以分析纯MgO(粒度<5μm)和活性α-Al2O3微粉(粒度<5μm)为主要原料,分别添加不同量的4种稀土氧化物粉末(Y2O3、La2O3、Nd2O3和CeO2),共混4 h后,在100 MPa下压制成30 mm×20 mm的试样,经110℃干燥6 h后,分别于1 100、1 200、1 300、1 400、1 500和1 650℃保温3 h烧成。借助DSC、XRD、SEM和能谱分析研究稀土氧化物对反应烧结合成镁铝尖晶石的影响。结果表明:(1)添加稀土氧化物降低了镁铝尖晶石的结晶温度,促进了尖晶石的晶粒发育;(2)添加3%Nd2O3的试样经1 650℃保温3 h制备出相对密度为92%的镁铝尖晶石;(3)稀土氧化物促进镁铝尖晶石致密化的机理不同:Y2O3和Nd2O3在试样中形成复杂氧化物活化了晶格,而La2O3和CeO2在试样中主要是形成液相,从而促进了镁铝尖晶石的烧结致密化。

NiO对白云石烧结性能的影响

以天然白云石为原料,采用二步煅烧工艺,研究了NiO对白云石烧结性能的影响,并采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对试样进行分析。研究结果表明:NiO添加到白云石中,高温烧结后,NiO完全固溶到MgO晶格中,改变MgO晶格常数,导致MgO晶格畸变,促进白云石的烧结。烧结温度为1600℃,无NiO添加剂时,白云石熟料的体积密度为3.30 g/cm3,显气孔率为3.4%,MgO晶粒尺寸为3.26μm。当NiO添加量为0.75%时,白云石熟料的体积密度提高到3.33 g/cm3,显气孔率为2.7%,MgO晶粒尺寸达到3.54μm。

SiO_2粒径对MgO-SiO_2系统反应生成镁橄榄石的影响

本文中以电熔镁砂、白炭黑、二氧化硅微粉为主要原料,采用X射线衍射定性和定量分析方法,研究二氧化硅粒径对MgO-SiO2系统中镁橄榄石相生成的影响。结果表明,当温度达到900℃以上时,体系中氧化镁和二氧化硅反应明显,生成镁橄榄石;以白炭黑为SiO2源时镁橄榄石的生成量明显比以SiO2微粉为SiO2源时的生成量大。系统中的SiO2粒度越小,MgO和SiO2之间的反应越容易进行,镁橄榄石的生成量也越高。

白云石烧结新工艺的研究

以天然白云石为原料,在1000℃保温3 h轻烧加40%水消化后,添加不同比例的生白云石压样成型,在不同温度保温3 h高温烧结后,测定烧结前后试样线变化率、体积密度、显气孔率及微观结构,研究生白云石对白云石熟料烧结性能和微观结构影响。结果表明:添加生白云石有利于天然白云石制备镁钙砂的烧结,可以降低天然白云石制备白云石熟料的烧结温度。未添加生白云石时,经1650℃保温3 h后,试样烧结前后线变化率为24.32%,烧结后试样体积密度为3.25 g/cm^3,显气孔率为4.68%,白云石熟料中CaO、MgO晶粒尺寸分别为4.02μm和2.38μm。当添加量为50%生白云石,1650℃保温3 h后,试样烧结前后线变化率为27.21%,烧结后试样体积密度为3.39 g/cm^3,显气孔率为3.01%,白云石熟料中CaO、MgO晶粒尺寸分别为5.23μm和4.32μm。

前躯体-喷雾干燥法制备氧化铝超细粉体

以六水氯化铝和氨水为原料,采用化学沉淀法结合喷雾干燥技术制备了氧化铝超细粉体。实验结果表明,沉淀过程中反应体系的pH值对沉淀产物的结晶度有较大的影响。采用喷雾干燥技术对前躯体进行干燥处理,将干燥后的粉体在管式炉中不同温度下进行煅烧,得到氧化铝超细粉体,用XRD、BET、SEM等测试技术对超细粉体性能进行了表征。结果表明,在碱性条件下进行沉淀反应更有利于产物结晶度的提高;粉体在热处理过程的物相变化次序为:AlOOH→无定形氧化铝+γ-Al2O3→θ-Al2O3→α-Al2O3;通过喷雾干燥所得粉体,外形是规则的圆盘状或圆钵状,外形均一,无团聚,粒径分布范围窄,在4～10μm之间,比表面积为391m2/g,于1200℃、2h处理后粉体的比表面积仍可达到185m2/g。

金属塑性相结合Al_2O_3-Si_3N_4-Nd_2O_3(CeO_2)复合材料的制备

以氧化铝、氮化硅为主原料,以金属铝、金属硅为结合相,Nd2O3、CeO2为添加剂,在埋碳条件下制备了金属塑性相结合Al2O3-Si3N4-Nd2O3(CeO2)复合材料,并利用XRD、SEM等手段研究了复合材料的烧结性能、力学性能、相变过程和显微结构。结果表明:烧结温度越高,复合材料的相对密度和抗弯强度越大;添加剂Nd2O3和CeO2的引入还显著促进了复合材料的致密化,提高了抗弯强度,降低了烧结温度。在碳化合成过程中,1450℃前金属铝和金属硅首先被碳化,生成非金属强化相,1550℃时Si3N4开始部分碳化形成SiC,1650℃时有固溶体SiAlON增强相生成。XRD分析和SEM观察表明添加剂Nd2O3和CeO2的引入能明显促进SiAlON增强相的生成和晶粒生长,复合掺杂(Nd2O3+CeO2)的效果最明显。