氯化镁对铝酸钙水泥结合浇注料性能的影响

为了改善铝酸钙水泥结合浇注料的高温体积稳定性,以w(Al2O3)≥99.5%的板状刚玉为骨料,w(Al2O3)≥99.7%的活性Al2O3微粉和板状刚玉细粉(≤0.044 mm)为基质,以铝酸钙水泥Secar 71为结合剂,添加适量氯化镁制备铝酸钙水泥结合浇注料,分别在1 100℃3 h和1 450℃3 h进行热处理,测定浇注料试样的常温物理性能,并分析基质试样的物相组成和显微结构。结果表明:氯化镁的加入会导致浇注料经高温处理后的体积密度下降,显气孔率升高,并降低浇注料高温处理后的力学性能;但是,含氯化镁的浇注料经高温处理后的线膨胀较小。通过显微结构分析发现,在含氯化镁的浇注料基质中有发育良好的板片状CA6,氯化镁分解所产生的孔隙可以为高温下CA6的形成提供部分可膨胀的空间,从而降低CA6形成所带来的体积膨胀,有利于改善浇注料经高温处理后的体积稳定性。

起始物料对CA_6-MA轻质骨料性能的影响

针对以往合成CA6-MA轻质骨料主要采用固体起始物料时Ca O和Mg O分散度有限之不足,以菱镁矿、碳酸钙和氢氧化铝为主要原料,尝试了用可溶性盐Ca Cl2(加入质量分数分别为1%、3%、5%、7.2%)和Mg Cl2·6H2O(加入质量分数分别为1%、3%、5%、7%、9%)分别替代碳酸钙和菱镁矿,研究了其对CA6-MA轻质料的体积密度、强度和显微结构的影响。结果表明:1)Ca Cl2和Mg Cl2·6H2O分别替代碳酸钙和菱镁矿作为Ca O和Mg O源均可制得CA6-MA轻质骨料。2)Mg Cl2·6H2O或Ca Cl2的加入对CA6-MA轻质骨料的物相影响不大,却明显改变了轻质骨料的显微结构;与引入Ca Cl2相比,引入Mg Cl2·6H2O更有利于生成交叉排列的片状CA6及制备低体积密度、高强度、微孔的CA6-MA轻质微孔骨料。3)Mg Cl2·6H2O的最佳加入量为5%(w)。

CA_(6)、MA和β-Al_(2)O_(3)质浇注料抗K_(2)CO_(3)侵蚀研究

采用碱蒸气法,对不同温度(800、1000、1200和1350℃)热处理后的3种材质(六铝酸钙、镁铝尖晶石和β-Al_(2)O_(3))的浇注料试样,在对应温度(800、1000、1200和1350℃)下进行抗K_(2)CO_(3)侵蚀试验,然后检测其抗K_(2)CO_(3)侵蚀试验后的显气孔率变化率、体积密度变化率和常温耐压强度变化率,并分析其抗K_(2)CO_(3)试验后的物相组成。结果表明:1800℃时,3种浇注料的抗K_(2)CO_(3)侵蚀性能都很好。21200℃时,六铝酸钙浇注料与K_(2)CO_(3)反应生成大量β-Al_(2)O_(3),抗K_(2)CO_(3)侵蚀性能较差;尖晶石浇注料与K_(2)CO_(3)反应生成的β-Al_(2)O_(3)较少,抗K_(2)CO_(3)侵蚀性能较好;β-Al_(2)O_(3)浇注料与K_(2)CO_(3)反应最弱,抗K_(2)CO_(3)侵蚀性能最好。

Al(OH)_3加入量对Al_2O_3-CaO-MgO浇注料性能的影响

为了避免常见Al2O3-CaO-MgO轻质浇注料使用重基质造成的与轻质骨料性能差异较大的问题，以微孔轻质CA6-MA骨料（8-5、5-3、3-1mm）、w（Al2O3）=99．5％的速烧刚玉（≤0．045、≤0．074mm）、α-Al2O3微粉、Al（OH）3（≤0．045mm）等为原料，研究了在Al2O3-CaO-MgO轻质浇注料的基质中引入不同量的Al（OH）3（其质量分数分别为0、1％、3％和5％）对其烧后性能的影响。结果表明：随Al（OH）3加入量增加，Al2O3-CaO-MgO轻质浇注料的加水量增加，体积密度略有降低，常温耐压强度呈下降趋势，对试样的常温抗折强度和高温抗折强度（1400℃1h）影响不大，热导率减小；经1600℃3h热处理后，加入质量分数3％Al（OH）3的浇注料基质中由大量交叉排列的六方片状六铝酸钙转变为多层叠加状。综合考虑Al2O3-CaO-MgO轻质浇注料的各项性能，Al（OH）3的合适加入质量分数为3％。

LaMgAl_(11)O_(19)-La_(2)Ce_(2)O_(7)复合陶瓷的高温相稳定性

La_(2)Ce_(2)O_(7)(LC)和LaMgAl_(11)O_(19)(LMA)是两种新型热障涂层材料。LC具有优良的热物理及抗腐蚀性能,但其断裂韧性差。LMA具有良好的综合性能,特别是力学性能优良。基于复合材料设计理念,为充分利用LC和LMA的优势,本文探究了制备LMA-LC双相复合陶瓷的可行性。采用高温固相法合成了LMA和LC粉末,重点研究了LMA和LC的高温稳定性,初步研究了LMA-LC复合陶瓷块材的力学性能。结果表明:LMA和LC在高温下发生了化学反应,反应程度随温度升高而加剧,主要反应产物为LaAlO_(3),其在低温下的铁弹性可能是复合陶瓷在室温下具有良好力学性能的原因。

Gd^(3+)掺杂La_(1-x)Gd_xMgAl_(11)O_(19)(x=0～1)陶瓷的制备及热学性能

以Al(OH)3,La2O3,Gd2O3和4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O为原料,采用固相反应法在1500℃保温4h合成了镁基六铝酸镧钆(La1-xGdxMgAl11O19,x=0～1,LGMA)粉体。结果表明:合成的LGMA粉体具有畸变的磁铅石型晶体结构,形成一种镧钆共掺镁基六铝酸盐固溶体,LGMA晶粒发育良好,呈板片状,晶粒平均厚度约为350nm。采用无压烧结法在1700℃保温6h后LGMA陶瓷仍能保持其稳定的磁铅石结构。在LaMgAl11O19晶格中掺入钆离子能显著降低LGMA陶瓷的高温热导率,在800℃,GdMgAl11O19陶瓷的最低热导率为1.78W/(m·K),200～1200℃范围的平均线性热膨胀系数为9.39×10-6/K。GMA陶瓷具有较低热导率的主要原因是:在LaMgAl11O19晶格中原子质量较重的Gd3+取代La3+能够增强声子散射作用,Gd3+掺入后引起的晶格畸变对声子散射也具有重要作用。

二步法低温制备六铝酸钙/镁铝尖晶石复相陶瓷

以白云石和工业Al(OH)3为原料,采用水热合成和低温煅烧二步法工艺制备六铝酸钙-镁铝尖晶复相陶瓷,探索了水热处理温度对前驱体性能及六铝酸钙/镁铝尖晶石复相陶瓷物相组成和形貌的影响。结果表明:200℃水热处理后的前驱体中,板状三水铝石转变为多孔薄片状薄水铝石;前驱体高温分解后可为复相陶瓷的生成提供高活性原料和六铝酸钙片状形貌的生长空间;二步法工艺可使烧成温度降低100℃以上。白云石添加量为13%时,配料经200℃水热、1 400℃煅烧3 h即可制备出主晶相为六铝酸钙和镁铝尖晶的复相陶瓷,六铝酸钙形貌发育完整,呈交叉片状存在。复相陶瓷的体积密度为1.56 g/cm3,气孔率为61.5%,孔径分布在0.2~1.1μm之间。未水热处理配料于1 500℃保温3 h,制备出六铝酸钙/镁铝尖晶石复相陶瓷,六铝酸钙和镁铝尖晶石晶体衍射峰强度较弱,六铝酸钙片状形貌发育不完整。

热障涂层陶瓷层材料LnMgAl11O19（Ln=La,Nd）粉体的性能

用共沉淀法制备LaMgAl11O19粉体,证明了提高沉淀温度和pH值可使前驱粉体的性能明显提高。应用差热分析和X射线法研究了磁铅石相的生成温度和粉体的结晶度;使用Scherrer 公式并结合XRD谱计算了晶粒尺寸;用扫描电镜观察了各工艺参数的前驱粉体在1500℃时效5 h后的形貌;使用Malvern ZEN3600粒度仪和Manual measurement软件分析了粉体硬团聚的尺寸分布;用Nd2O3, Gd2O3, Sm2O3替代La2O3,研究了制备多种镁基六铝酸盐粉体的可行性。结果表明:在pH值为11.5、沉淀温度为60℃条件下制备的前驱粉体,其完全相变为纯LaMgAl11O19粉体的初始温度为1440℃,比在常温下沉淀的前驱粉体降低了150℃,磁铅石相的生成效率明显提高。在1500℃时效5 h的粉体其晶粒为纳米尺度。提高沉淀温度和pH值有利于减小晶粒尺寸和降低粉体的热导率。采用相同工艺参数可制备出纯NdMgAl11O19粉体,其晶粒尺寸略大于LaMgAl11O19粉体的尺寸。