添加YAG的气压烧结α/β-sialon复相材料

对比研究了YAG替代Y2 O3和Al2 O3作为添加剂的α/ β -sialon致密化行为 ,各组成相的发展过程和陶瓷力学性能 .在 170 0～ 190 0℃热处理过程中 ,由于YAG较高的化学稳定性 ,使添加YAG的α/ β -sialon系统中α -sialon的生成较缓慢 ,这使系统中形成较多过渡液相及氮化物原子在液相中的过饱和 .同时由于限制生长的α -sialon晶粒少及选择了含有适量大小及分布的 β -Si3N4 晶核的原料 ,使陶瓷中形成含量丰富的长柱状 β相Si3N4 晶粒 ,提高了陶瓷的断裂韧性及抗弯强度 .随着高温保温时间增加 ,添加YAG的α/ β -sialon系统趋于达到与添加等量Y2 O3,Al2 O3系统同样的相平衡 ,含有相同的α -sialon相 。

粘土碳热还原氮化二步法制备β-Sialon结合刚玉复相材料

以天然粘土为原料 ,采用碳热还原氮化法合成了β Sialon粉体 ,再将它与刚玉复合 ,常压下烧结制备了β Sialon结合刚玉复相材料 ;研究了合成β Sialon粉体的反应过程和最佳工艺参数 ,在反应温度为 1 5 0 0℃ ,保温 6h ,碳的质量分数为2 0 % ,氮气流量为 1 .5L·min- 1 的工艺条件下 ,产物中的β Sialon可达 90 % (质量分数 )以上。测定了添加不同烧结助剂的 β Sialon结合刚玉复相材料的力学性能 ,并用SEM观察了其断口形貌 ,发现添加稀土氧化物La2 O3和Y2 O3的样品烧结相当致密 ,抗折强度分别为 1 72MPa和 2 0 1MPa。

β-Sialon-Al_2O_3-SiC系复相材料的研制和性能

研究了在 15 0 0℃的流动氮气中 ,用Al粉、Si粉、Al2 O3粉、刚玉和SiC的颗粒及细粉直接制备 β Sialon -Al2 O3-SiC系复相材料的氮化烧结技术。XRD和SEM分析表明 ,结合相 β Sialon的显微形貌随刚玉量的增加由纤维状向棱柱状转变 ,发育良好。复相材料的高温抗折强度高于常温抗折强度。抗热震试验结果显示 :添加适量的刚玉对β Sialon -SiC复相材料和添加适量的SiC对β Sialon -刚玉 复相材料都具有良好的增韧效果 ,这是β Sialon的纤维增强及柱状晶体原位自补强增韧和复合弥散相增韧综合作用的结果。抗碱和抗高炉渣试验均显示了该复相材料优良的抗碱和抗铁渣侵蚀能力。

基于蓝晶石尾矿制备莫来石-高硅氧玻璃复相材料研究

为高效资源化利用蓝晶石尾矿,以蓝晶石尾矿为原料,加黄糊精和水,压制成?50 mm×50 mm的生坯,经1 400、1 500、1 600、1 650℃保温3 h热处理制备莫来石-高硅氧玻璃复相材料试样,借助XRD和SEM研究其抗碱侵蚀行为。结果发现:经1 400、1 500℃热处理后试样中高硅氧玻璃相含量低,气孔以开口气孔为主,抗碱侵蚀性较差;而1 600、1 650℃热处理后试样中形成较多的高硅氧玻璃相,气孔主要以闭口气孔为主,侵蚀仅发生在表面区域,抗碱侵蚀性与莫来石化后红柱石的相当,抗碱侵蚀性优异。

β-SiAlON基复相耐火材料的高温使用性能研究

研究了β-SiAlON-刚玉、β-SiAlON-SiC和β-SiAlON-刚玉-SiC三种复相耐火材料的主要高温使用性能,以及其中SiAlON相含量(w,下同)分别为25%、40%和55%时对其性能产生的影响。结果表明:β-SiAlON-SiC复相耐材的抗热震性、抗渣侵蚀性优于β-SiAlON-刚玉,在热震温差为1100℃时,抗热震次数达到40次以上;β-SiAlON-刚玉复相材料的抗氧化性优于β-SiAlON-SiC,在1400℃氧化10h后,各试样单位面积的质量增加量约为:β-SiAlON-刚玉29.07～29.79mg·cm-2,β-SiAlON-SiC35.56～36.40mg·cm-2,β-SiAlON-刚玉-SiC33.0mg·cm-2。随着β-SiAlON含量的增加,β-SiAlON-刚玉的抗热震性和抗渣侵蚀性增强,抗氧化性减弱;而β-SiAlON-SiC的抗热震性减弱,抗渣侵蚀性和抗氧化性增强。

碳热还原氮化法合成MgAlON/β-SiAlON复相材料的研究

以用后镁碳砖和用后滑板砖为主要原料,采用碳热还原氮化合成MgAlON/β-SiAlON复相材料,研究了复相材料的合成配比、氮化温度与相组成的关系,复相材料相组成与理化性能的关系,并采用XRD、SEM和EDS等手段对合成产物进行分析。结果表明:(1)热力学计算表明高温下MgAlON与β-SiAlON存在热力学稳定共存区域;(2)当氮化温度不同时合成相组成变化较大,1923K时氮化合成了MgAlON/β-SiAlON复相材料;(3)β-SiAlON含量较高试样的抗折强度较好,可达到45MPa。

β-Sialon/刚玉复相粉体材料的制备

研究了以硅粉、铝粉和刚玉粉为原料 ,通过对其表面作保护性处理 ,在 130 0℃的常压流动N2 氮气中合成了 β -Sialon/刚玉复相粉体材料。产物通过X射线衍射 (XRD)、扫描电镜 (SEM)和能谱 (EDS)分析 ,主晶相为 β-Sialon包覆的刚玉相 ,其显微形貌为板状和纤维状 ,此外 ,还有少量的 β -Si3 N4和α-Si3 N4。

烧成制度对合成β-SiAlON-15R复相材料的影响

以硅粉、金属铝粉、氧化铝微粉为主要原料，在氮气气氛中分别于1500、1550和1600℃合成15-SiAlON（Z=2．5）和15R（Z=3）含量各为50％（w）的β-SiAlON-15R复相材料。利用TG-DSC和XRD研究了烧成制度对合成β-SiAlON-15R复相材料的影响。结果表明：（1）在500—550℃缓慢升温，850、1080和1300℃保温，有利于铝和硅氮化形成足够的氮化铝和氮化硅网络，抑制金属熔体的析出。（2）随着烧成温度的升高，合成材料中β-SiAION相含量降低，15R相含量增加，残余Al2O3减少。

硅溶胶/酚醛树脂对免烧成Al_2O_3-β-Sialon/Ti(C,N)/SiC-C复相耐火材料性能的影响

以板状刚玉、棕刚玉、SiC、Al2O3、硅灰、金属硅、金属铝为主要原料，以硅溶胶和酚醛树脂为结合剂，制备Al2O3-β—Sialon／Ti（C，N）／SiC—C复相耐火材料，研究了硅溶胶和酚醛树脂两种结合剂对A1203-SiC-C基不定形耐火材料的线变化率、显气孔率、体积密度、常温抗折强度、常温抗压强度和抗热震性能的影响。采用X射线衍射对1100℃和1450℃热处理后的试样进行物相分析。结果表明：经1100℃温度下保温3h热处理后，试样的常温抗折强度和常温抗压强度分别达到2．43MPa和22．20MPa；浇注料经30—1100℃水冷热震循环后，测得其抗热震次数为52次。

石墨粒度对赛隆-石墨复相材料相组成和显微结构的影响

以氮化铝粉(w(AlN)=99%)、硅粉(w(Si)=99%)、活性氧化铝微粉(w(Al2O3)=99%)和鳞片石墨为主要原料,在流动N2气氛下分别于1 480和1 550℃制备赛隆-石墨复相材料。研究了石墨粒度(300、125、45μm)和烧成温度(1 480、1 550℃)对β-SiAlON合成率的影响,同时借助XRD、SEM等手段分析和观察了材料的物相变化和断口形貌。结果表明,在1 480和1 550℃下,石墨均阻碍了β-SiAlON的合成:在1 480℃,石墨阻碍了α-Si3N4向β-Si3N4转化,并且石墨粒度越小,阻碍作用越显著;在1 550℃,碳热还原反应加剧,石墨对15R-SiAlON的生成更有利,并且石墨粒度越小,生成15R-SiAlON的趋势越大。

AlON-TiN复相材料的合成及工艺优化

在对Ti-Al-O-N体系热力学分析的基础上合成了AlON-TiN复相材料,XRD,TEM分析与观测结果证实了热力学分析的可靠性。运用人工神经元网络(artificial neural networks,ANN)对合成AlON-TiN的工艺参数进行了训练,训练结果良好,神经网络的预测值和实测值一致;遗传算法(genetic algorithm,GA)寻优得到最佳工艺参数:烧结温度为1830℃,保温2.45 h,TiN的含量为15％(质量分数)。对遗传算法寻优结果进行了革因素分析,随着TiN含量的增加,强度增加,而随烧结温度和保温时间的增加,强度先增加后减小。

氧化锆对刚玉-莫来石复相材料显微结构的影响

通过扫描电镜、光学显微镜、X射线衍射仪和能谱探针研究了单斜晶型氧化锆对刚玉-莫来石复相材料显微结构的影响.结果表明:当氧化锆质量分数<25%时,氧化锆对刚玉-莫来石基体骨架有充实作用;氧化锆质量分数增加到35%左右时,基体骨架被氧化锆晶粒瓦解,处于一种过渡态;氧化锆质量分数超过40%后,氧化锆晶粒会堆集成串珠链状,并与基体主晶相共同交织成一种新的结构骨架,但新骨架仍较松散.氧化锆晶体的马氏体相变导致了刚玉-莫来石复相材料产生微裂纹,裂纹密度与氧化锆加入量有并增趋势.

原料矿物组成对钙长石-莫来石复相材料物相形成过程的影响

采用不同矿物原料在不同煅烧温度（1 100-1 400℃）下原位合成制备了钙长石-莫来石复相材料,通过物相组成和显微结构分析研究了原料矿物组成对复相材料物相形成过程的影响。结果表明：采用石英（熔融石英或天然石英）、Ca（OH）2和α-Al2O3为原料时,合成过程中首先生成硅灰石和钙黄长石,之后硅灰石再与刚玉和石英反应生成钙长石,莫来石则是在1 350℃由方石英和刚玉反应生成;而以硅灰石或铝酸钙,蓝晶石和苏州土天然铝硅系矿物为原料时,部分钙长石相由原料直接反应生成,莫来石通过二次莫来石化生成;1 400℃煅烧后不同原料合成的钙长石-莫来石试样中均含有莫来石相、钙长石相和少量刚玉相,尺寸较大的莫来石柱状晶体穿插在较细的钙长石晶粒之中。

β-SiAlON结合刚玉复合材料的热震-氧化行为研究

以板状刚玉颗粒和细粉、Al_(2)O_(3)微粉、Si粉和Al粉为原料,以酚醛树脂为结合剂,在流通氮气中于1450℃保温72 h制备了β-SiAlON结合刚玉复合材料试样。研究了不同温度(900~1300℃)下热震以及热震循环次数对试样氧化行为的影响。结果表明:与无热震条件下相比,热震作用下试样在不同温度下氧化后的质量增加率明显增加。随热震循环次数的增加,氧化后试样的质量增加率增加,表明热震使得材料的氧化加剧。热震作用下试样氧化加剧的原因在于:无热震时β-SiAlON氧化后在试样表面形成致密氧化保护膜,可阻止氧气进入内部;而热震可使试样表面的氧化保护膜破裂,产生较多微裂纹,为氧气进入试样内部提供通道,进而加速材料氧化。

刚玉-莫来石复相高温隔热耐火材料的制备与性能

本研究以白刚玉、氧化铝微粉以及二氧化硅微粉为主要原料,苏州土为结合剂,采用有机-无机复合造孔剂,采用机压法制备刚玉-莫来石复相高温隔热耐火材料。研究结果表明:所制备的刚玉-莫来石复相高温隔热耐火材料的性能优异,孔径分布范围较小,强度高,热导率低,高温性能好,已被国内外知名企业广泛应用。

利用铝型材厂污泥制备钛酸铝-莫来石复相材料的原料配方与方法

该发明提供了一种利用铝型材厂污泥制备钛酸铝-莫来石复相材料的原料配方与方法。其特征是：以铝型材厂污泥、高岭土和TiO2为原料，将原料混合，压制成型，经高温反应后制备成钛酸铝-莫来石复相材料。该发明属于固体废弃物的综合利用，不仅原料易得，制备方法简单，有利于废物利用，而且制备的材料为具有高附加值和无污染的优质耐火材料；

Sialon/SiC复相材料的高温氧化行为

研究了以粘土直接合成Sialon/SiC复相材料的氧化行为 ,以及Sialon相含量、氧化温度和氧化时间对氧化过程的影响· 结果表明 ,Sialon/SiC复相材料的氧化速度与温度成正比、与时间的平方根成正比·Sialon相的抗氧化性优于SiC相· 这种材料的氧化反应是一种钝化反应 ,具有较好的抗氧化性 ,Sialon相含量的增加能提高材料的抗氧化性·

复相功能玻璃陶瓷及其溶胶-凝胶法制备

阐述了复相功能玻璃陶瓷的各种类型和制备方法 ,通过对溶胶 -凝胶工艺的深入分析 ,指出溶胶 -凝胶工艺是制备复相功能玻璃陶瓷的有效方法 ,该方法容易获得不易团聚、含量较高且热力学稳定的功能晶相 ,也可实现晶体尺寸大小的控制且不易产生杂相。

无压渗透工艺制备MgO/AlN复相材料

采用无压渗透工艺,研究了在高纯氮气氛下Al-Mg-Si合金反应渗透氧化镁预形体制备MgO/AlN复合材料。借助XRD,SEM/EDS,EMPA等测试手段检测了产物的物相组成,观察了材料的微观形貌,并对复合材料微区成分进行了分析。结果表明:在氮气气氛中,用AlMgSi合金渗透氮化原位复合氧化镁形成了MgO/AlN复合材料。在氮化温度范围内,AlMgSi合金中的Mg元素极易蒸发,与气氛中的微量氧发生反应,起到深脱氧作用,而Si元素的存在使合金熔体容易浸渗入MgO预形体中,同时氮化反应生成AlN原位复合氧化镁形成MgO/AlN复合材料。合金熔液向预形体渗透的过程中,同时存在合金熔液的原位氮化自反应。氮化产物中除了AlN,MgO外,还生成了含氮尖晶石。氧化镁颗粒的存在,可能导致合金液在各局部区域中的温度、组成浓度、蒸气压等生长条件存在差异或变化,从而造成AlN生长形态的多样化和生长机制的复杂化。

堇青石-莫来石复相储热陶瓷与PCM相容性研究

以煅烧铝矾土、滑石及石英为原料,采用挤出成型,制备堇青石-莫来石复相蜂窝陶瓷,用这种显热储热陶瓷(简称基体)封装PCM制备潜热/显热复合储热材料。设计F系列封装剂配方组成,选择PCM为Al Si20、Na2SO4,制得PCM/蜂窝陶瓷复合储热材料,热震循环(200~900℃)30次,每次循环在900℃保温12 h。利用XRD、SEM、TG-DSC等分析相组成、微观结构、封装剂与基体结合性、基体与PCM相容性、复合储热材料的相变温度及相变焓。结果表明,经1440℃烧成的蜂窝陶瓷,Wa、Pa、D及a轴抗压强度分别为2.38%、6.32%、2.65 g/cm^3,25.77 MPa;XRD显示相组成为堇青石、莫来石及少量镁铝尖晶石;30次热震后,Wa、Pa略有升高,D及σa略有降低。封装剂剪切强度测定结果表明,封装剂F2与基体结合强度最大,达2.53 MPa,SEM显示F2与基体结合良好。热震循环30次后,基体断面SEM图表明,PCM无渗漏。TG-DSC结果表明,经30次热循环后,Al Si20/蜂窝陶瓷复合储热材料的相变范围为571.7~583.5℃,峰值为578.3℃,峰值温度偏移不超过0.7%。复合储热材料具有优良的储热性能。