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。

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)。

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。

β-sialon结合刚玉复合材料的性能

研究了矾土基β-sialon结合刚玉复合材料在高温使用下的力学性能、抗热震性、抗氧化及抗K2CO3的侵蚀等性能,并和氧化铝基β-sialon结合刚玉复合材料的性能进行了对比。结果表明:矾土基β-sialon结合刚玉复合材料的高温抗折强度在相同条件下均高于氧化铝基β-sialon结合刚玉复合材料;相同条件下,矾土基β-sialon结合刚玉复合材料热震后的残余抗析强度均高于氧化铝基β-sialon结合刚玉复合材料;β-sialon结合刚玉复合材料的氧化过程呈保护型氧化,温度高于1250℃时,矾土基β-sialon结合刚玉复合材料的氧化速率比氧化铝基β-sialon结合刚玉复合材料的低;在1 300℃的K2CO3液中侵蚀6 h后,β-sialon结合刚玉复合材料的抗K2CO3侵蚀性能比刚玉砖和高铝砖好得多。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

LF钢包包底周围填充用刚玉质捣打料的研制

以棕刚玉、α-氧化铝微粉、SiC微粉为主要原料,分别采用磷酸、磷酸二氢铝、铝酸镁溶胶为结合剂,研究了不同结合剂对刚玉质捣打料物理性能的影响。结果表明:以磷酸为结合剂的捣打料经1 000℃和1 500℃保温3 h热处理后,试样的强度及各项性能均最佳,在LF钢包中实际试验应用取得良好的使用效果,满足了现场的使用要求。

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。

逐次回归分析法研究刚玉/β-Sialon复合材料粒度组成与烧结性能的关系

采用逐次回归方法对反应烧结制备的刚玉／β-Sialon复合材料进行了分析.研究了材料的体积密度、显气孔率及常温抗折强度与原料的颗粒配比之间的关系,得到了回归效果良好的数学模型,验证结果表明回归方程的预报与实验值相当接近,回归方程可用于刚玉／β-Sialon复合材料常温物理性能的预报.

β-SiAlON加入量对刚玉基超低水泥浇注料流变性的影响

以矾土基电熔刚玉为骨料,电熔白刚玉粉、αAl2O3微粉、SiO2微粉、纯铝酸钙水泥和矾土基β-SiAlON为基质,固定骨料和基质的质量比为68∶32,水泥加入量(质量分数,下同)2%,SiO2微粉和Al2O3微粉总加入量为8%,分别用0、4%、6%、8%和10%的β-SiAlON替代刚玉细粉,加水混匀后制成刚玉基超低水泥浇注料。用浇注料流变仪研究了βSiAlON加入量对此浇注料流变性(包括扭矩、流动阻力和粘度)的影响,结果表明:随βSiAlON加入量的增加,在变化的剪切速率下,刚玉基浇注料的扭矩、剪切粘度和流动阻力增加,流变性变差,自流浇注所需加水量增加,流动性降低。综合考虑,合适的β-SiAlON加入量为4%～6%。

矾土基β-SiAlON结合刚玉-碳化硅复合材料的制备及性能

采用电熔刚玉(≤0.088mm、≤1mm和3～1mm三种粒度)、碳化硅颗粒(3～1mm)、Al2O3微粉、高铝矾土粉、Al粉和Si粉为原料,通过1500℃5h氮化反应制备了矾土基βSiAlON(z设计值为2)结合刚玉-碳化硅复合材料,研究了碳化硅颗粒加入量(分别为0、10%、20%、30%、40%)、Al2O3微粉加入量(分别为0、1%、3%、5%、7%)和βSiAlON理论生成量(分别为15%、20%和25%)对复合材料密度、显气孔率和常温强度的影响,以及不同βSiAlON理论生成量试样的热态抗折强度与温度(400～1400℃)的关系,并借助于XRD、SEM和EDS对复合材料进行了相组成和显微结构分析。结果表明:(1)随碳化硅颗粒加入量的增加,复合材料的体积密度下降,显气孔率和常温强度增加,加入30%碳化硅颗粒时,材料的综合性能较好。(2)随Al2O3微粉加入量的增加,复合材料的体积密度增加,显气孔率下降,其加入量以3%为宜。(3)复合材料的热态抗折强度随温度升高而增加,在1000℃时达到最高值;1000℃以后,强度下降,但在1400℃,βSiAlON理论生成量为20%和25%的矾土基βSiAlON结合刚玉-碳化硅复合材料的强度仍高于其常温时的强度。其原因是互相交错的柱状βSiAlON结合相填充在刚玉和SiC骨架的空隙中,起到了增强、增韧的作用。

β-SiAlON/Si_3N_4结合刚玉/碳化硅材料的高温力学性能

对β-SiAlON／Si3N4结合的刚玉、碳化硅和刚玉-碳化硅复合材料在不同温度下的应力-应变关系、不同温度及不同应力下的蠕变特征以及不同温度下的抗折强度等力学性能进行了研究。结果表明：（1）试验材料的塑性变形开始温度较高（800～1000℃），塑性阶段较长；粘滞流动开始温度很高，达1500～1550℃；（2）试验材料的蠕变开始于1000℃左右；1400℃、3h最大蠕变率不超过0．21％，应力指数为0．7～O．93，属晶界蠕变机理；（3）试验材料1400oC时具有较高的高温抗折强度（16～50MPa），甚至当温度达到1600℃时仍保持在5～25MPa范围内。