β-sialon/Al_2O_3/SiO_2系材料烧结性能及反应过程研究

以 β-sialon粉、活性氧化铝微粉和氧化硅微粉为原料 ,研究了在焦碳保护下 ,β -sialon/Al2 O3/SiO2 体系材料经 15 0 0 ,160 0 ,165 0℃烧成时 ,该体系材料的烧结性能和物相变化 ,同时借助于SEM ,EDX和XRD等手段对材料的显微结构和反应过程进行了观察和分析。结果表明 ,随着温度升高 ,β -sialon/Al2 O3/SiO2 体系材料的体积密度下降 ,显气孔率增加 ,同时试样烧成前后的质量损失大大增加 ,尤其是经165 0℃烧成的试样 ,显气孔率在 5 0 %以上 ,质量损失大于 2 0 %。XRD物相分析显示 15 0 0℃时 ,产物中生成X相 (Si1 2 Al1 8O39N8)和SiC ,高于 165 0℃生成γ -AlON和SiC相 ,与热力学计算结果一致。同时高温下大量低价态的氧化铝如Al(g)及SiO( g)气相物质逸出试样表面 ,可能是导致试样质量损失 ,结构松散 ,显气孔率增加的主要原因。切开经高温烧成的试样 ,其截面由中心致密区 ,过渡区和边缘的松散区 3部分组成 ,含氮物相的形状由中心部位发育良好的柱状 ,演变成过渡区的针状或须状 ,直至松散区消失。

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。

热风炉长寿与低蠕变Al2O3-SiO2系耐火材料的探究

回顾了中国热风炉用低蠕变Al2O3-SiO2系耐火材料研发的历程。通过对比矾土基低蠕变Al2O3-SiO2系耐火材料与莫来石基低蠕变Al2O3-SiO2系耐火材料的实际使用结果认为,要实现热风炉长寿命,对于热风炉用耐火材料而言,除了要求其具有优异的抗蠕变性能外,还应具有优良的抗热震性、抗CO和碱蒸气侵蚀等综合性能。针对中国资源综合利用的现状和可持续发展战略要求,建议使用红柱石或莫来石基原料制备Al2O3-SiO2系低蠕变系列耐火材料;即通过对原料进行分级,实现天然Al2O3-SiO2系原料(主要是红柱石)和人工合成Al2O3-SiO2系原料资源的综合利用,优化材料的矿物组成,制备以莫来石为主晶相结构,Al2O3质量分数低于75%的莫来石基低蠕变系列制品,并结合性价比进行优化配置,真正实现热风炉的长寿化,应该是今后长寿型热风炉用Al2O3-SiO2系耐火材料研发的重点。

Al_2O_3-SiO_2系低蠕变耐火材料的研究现状和进展

对典型蠕变曲线的特征 ,蠕变理论以及影响耐火材料蠕变变形的因素等作了综述。根据Al2 O3 -SiO2 系耐火材料蠕变性能研究的现状和进展 ,分析指出 ,在Al2 O3 -SiO2 系耐火材料中 ,高铝 (Al2 O3 ≥ 70 % )低蠕变制品的生产技术目前是比较成熟的 ,而对于低铝 (Al2 O3 ≤ 5 0 % )低蠕变制品的研制和生产 ,还需要采取一定的技术措施。

TiO_2在Al_2O_3-SiO_2系耐火材料中的作用

阐述了TiO2在Al2O3-SiO2系耐火材料,特别是高铝矾土中的分布和存在方式,并通过分析Al2O3-SiO2系耐火原料的煅烧过程和Al2O3-SiO2系制品的使用过程中TiO2、Al2O3和SiO2三者之间的化学反应,介绍了TiO2对Al2O3-SiO2系耐火材料结构和性能的影响。

《熔融ZrO2-莫来石材料的相组成与ZrO2-Al2O3-SiO2系相图》讨论

对高振昕执笔发表的《熔融ZrO2-莫来石材料的相组成与ZrO2-Al2O3-SiO2系相图》进行了讨论，认为：从列举试样相组成的实际观测结果，不能得出“刚玉-斜锆石(应为ZrO3)和莫来石一斛锆石(应为ZrO2)两条共晶线(应为相界曲线)与具有一段包晶反应(即转熔反应或回吸反应)性质的刚玉-莫来石相界相变，构成三元不变点为包晶点(即转熔点)”的认识或结论，“该(三元无变量)点应是一个较小的区域”的提法是违背相平衡的原理的，是错误的，并认为：如果注意到实际材料的相组合往往会或多或少地偏高平衡，则高振昕等对列举试样相组合的观测结果与现行Al2O3-ZrO2-SiO2系相图吻合得相当好，也不能得出 现行Будйкв和Cevales的两份(Al2O3-ZrO2-SiO2系)相图，不能直接用来解释熔融AZS材料的实际相组合”的认识或结论。（括号中的字句是笔者加的)

计算机分析Al_2O_3-SiO_2系耐火材料的抗FeO侵蚀性能

采用C + +Builder编制程序绘制了 16 0 0℃下FeO -Al2 O3-SiO2 三元系等温截面图 ,在此基础上 ,判断不同组分的Al2 O3-SiO2 系材料抗FeO侵蚀能力的优劣。该程序具有界面好、使用便捷、准确的特点。

Al_2O_3·SiO_2颗粒增强铝基复合材料的摩擦磨损特性

对用挤压铸造法制备出的Al2O3·SiO2颗粒增强铝基复合材料在不同条件下的摩擦磨损特性进行了研究.结果表明:Al2O3·SiO2颗粒的加入可提高复合材料的耐磨性,复合材料同基体铝合金相比摩擦因数也较低.在较低载荷和滑动速度下,该复合材料的耐磨性明显优越于基体铝合金,摩擦因数也稳定地低于基体铝合金;而在较高载荷和滑动速度下,同基体铝合金相比,复合材料耐磨性的改善有所降低,但摩擦因数仍可以保持较低的水平.这是由于随着载荷和滑动速度的变化,复合材料的磨损机制发生了转化.对Al2O3·SiO2颗粒在摩擦磨损过程中所起到的作用进行了分析.

Al_2O_3/SiO_2纳米复合陶瓷型芯材料的制备与性能

用粉体分散及热压注方法制备了Al2O3/SiO2纳米复合陶瓷型芯材料,研究了Al2O3/SiO2纳米复合陶芯材料的增强机理. SiO2纳米粉在Al2O3微粉基体中较均匀分布.不含纳米粉材料的断裂方式为典型的沿晶断裂,SiO2含量为3％和5％时,为沿晶/穿晶混合断裂;SiO2含量为7％时,以穿晶断裂为主.加入SiO2纳米粉后,复合材料的孔洞减少,致密度增加,致使烧结温度降低.含7％SiO2纳米粉的陶芯强度比不含纳米粉的提高了约4倍,其原因是纳米晶的析出和材料断裂方式的改变.

溶胶-凝胶-喷雾干燥法制备超细Al_2O_3-SiO_2二元粉体材料

以硝酸铝(Al(NO3)3·9H2O)和正硅酸乙酯(TEOS)为原料,采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)技术并结合喷雾干燥(SPD)技术制得超细Al2O3-SiO2二元复合粉体材料,并分别于400℃、800℃、1000℃、1150℃和1200℃煅烧2 h;采用全自动比表面积与孔隙率分析仪、TEM、TG-DSC及XRD等仪器研究了热处理温度、pH值(分别为5.5、7和8)以及干燥方法对粉体材料的表面性能、显微形貌、物相组成及Al2O3-SiO2二元系晶体转变过程的影响.结果表明:由Sol-Gel-SPD制备的超细Al2O3-SiO2二元粉体材料的比表面积＞448 m2·g-1,而经1200℃煅烧2 h后所得的超细莫来石的比表面积34.05m2·g-1;TG-DSC分析表明:采用Sol-Gel-SPD制得的Al2O3-SiO2二元粉体材料的质量损失主要发生在500℃之前;XRD分析表明:粉体试样的开始莫来石化温度为1000℃,铝硅尖晶石(6Al2O3·SiO2)与非晶态SiO2在1150～1200℃完全转化为莫来石;比较不同pH值试样经1200℃煅烧后的TEM照片发现,当pH=7时,得到的超细莫来石粉体粒径最小,为50 nm.

K_2O—CaO—Al_2O_3—SiO_2系统玻璃的分相

本文研究了K_2O—CaO-Al_2O_3—SiO_2玻璃的分相行为.从中发现该系统在液相线下的亚稳不混溶区能一直扩展到含SiO_2量为53～60mol%的截面、K_2O的引入能使该系统的不混溶温度升高.其分相的结构形貌为液滴状,滴状相是富硅相,含有SiO_2Al_2O_3和K_2O,其尺寸大小服从对数正态分布.

不烧Al-Si复合低碳Al_2O_3-β-SiAlON材料的抗氧化性能

采用大试样高温热重分析仪研究了不烧Al-Si复合低碳Al2O3-β-SiAlON材料（MAC-F）的抗氧化性,并与Al-Si复合不烧铝碳滑板材料（MAC-S）进行了比较。结果表明（1）两种材料在250-1100℃氧化时的质量变化规律相似,在500℃以前均处于质量损失状态;从500℃开始试样处于质量增加状态,500-1100℃之间两种材料质量变化率的增加量差别不大;1100℃以上材料MAC-S的质量变化率的增加量明显提高,而材料MAC-F质量变化率的增加量稍有降低。（2）1500℃氧化后,材料MAC-F质量增加率明显低于材料MAC-S的,氧化层很薄,厚度仅0.5mm。材料MAC-F的氧化层中有较多的短柱状莫来石晶体,均匀地分布在刚玉骨架结构的空隙中,形成致密的结构,对氧气进入材料的内部起到了阻碍作用。其氧化层表面覆盖着一层由莫来石和少量玻璃相组成的光滑薄膜,更有效阻碍了氧气向内部的渗透。因此,材料MAC-F与材料MAC-S相比,抗氧化性能更为优异。

Si_3N_4-Al_2O_3-CaO系材料烧结性能及反应过程研究

以氮化硅、活性氧化铝微粉和纯铝酸钙水泥为原料 ,研究了在焦炭保护情况下 ,Si3N4-Al2 O3-CaO系材料经 1 5 0 0℃、1 6 0 0℃和 1 6 5 0℃烧成时的烧结性能和物相变化 ,同时借助SEM、EDX和XRD等手段对其显微结构和反应过程进行了观察和分析。结果表明 ,该体系材料的烧结性能与试样的组成和烧成温度有关 :温度由 1 5 0 0℃升至 1 6 0 0℃ ,试样体积密度增加 ,显气孔率降低 ,但升至 1 6 5 0℃时 ,试样的体积密度反而下降 ,显气孔率增加 ;在同一温度下 ,试样中Si3N4含量增加 ,体积密度下降。同时 ,试样在烧成过程中存在质量变化现象 :1 5 0 0℃烧成试样均表现为质量增加 ,当温度升至1 6 0 0℃和 1 6 5 0℃时 ,试样质量又由增加变为减小。根据热力学分析推测 ,试样烧成过程中存在复杂的化学反应 ,低于 1 5 0 0℃时 ,反应Si3N4(s) +3 /2CO(g) =3 /2Si2 N2 O(s) +1 /2N2 (g) +3 /2C(s)是试样质量增加的主要机理 ;高于 1 5 0 0℃时 ,反应Si3N4(s) +3 /2CO(g) =3 /2SiC(s) +3 /2SiO(g) +2N2 (g)是引起质量损失的主要机理。XRD分析显示 ,烧后试样中除存在刚玉和Si3N4相外 ,在烧成过程中还发生了物相变化 :1 5 0 0℃时出现了钙黄长石相 ,1 6 0 0℃时钙黄长石又消失 ,出现了Ca -α Sialon和β Sialon ,温度升至 1

SiO_2与液态Al反应生成Al_2O_3/Al复合材料的研究

采用SiO2 粉与液态Al反应制备Al2 O3 /Al复合材料 ,讨论了SiO2 的加入量、反应温度、反应时间对反应速度的影响 ,分析了不同反应温度和保温时间下生成复合材料的微观结构。试验证明 :当SiO2 含量较低时 ,SiO2 与Al发生完全反应 ,形成均匀Al2 O3 /Al复合层 ;当w(SiO2 )达一定量时 ,反应速度反而降低 ;保温时间为 6～ 8h,反应速度最快 。

纤维体积分数对3Al_2O_3·2SiO_(2f)/ZL107复合材料高温蠕变的影响

主要研究体积分数分别为 0 %、8%、2 0 %的 3Al2 O3·2SiO2f/ZL10 7复合材料在 30 0℃的蠕变行为。结果表明 :随着纤维体积分数的增加 ,复合材料的蠕变抗力提高。复合材料比基体合金有更高的蠕变应力指数和表观激活能 ;复合材料的蠕变门槛应力与短纤维体积分数有关 。

Al_2O_3·SiO_2/Zn-RE复合材料的界面及凝固组织

在扫描电镜上观察和研究了Al2 O3 ·SiO2 /Zn RE复合材料的凝固组织及其界面。结果表明 ,在复合材料中 ,Al2 O3 ·SiO2 纤维与基体间存在致密界面层 ,适当的化学反应可改善纤维与基体的结合 ;在凝固过程中 ,Al2 O3 ·SiO2 纤维可作为锌合金共晶体非自发形核的衬底 ,纤维 /基体界面上的硅在共晶体的共生生长过程中起了领先相作用 。

TiC_p/3Al_2O_32SiO_2复合材料的强韧化与低温冷处理

研究了TiC粒径与TiCp/ 3Al2 O3 2SiO2 基复合材料的横向断裂强度和断裂韧度之间的关系 ,探讨了低温冷处理对复合材料性能的影响。研究结果表明 ,添加适宜粒径的TiC颗粒能够提高 3Al2 O3 2SiO2 材料的横向断裂强度和断裂韧度 ,TiC颗粒增韧的粒径范围为 1 4～ 2 6 μm ;增强的粒径范围为 <1 4 μm。低温冷处理不仅可以进一步提高复合材料的强度和韧性 ,而且可以改变增韧的粒径范围 ,使增韧和增强的粒径范围部分重合 。

Ti/Al_2O_3系梯度功能材料研究动态

介绍了目前用于Ti/Al2 O3 系梯度功能材料制备的几种主要工艺 ,提出了利用共沉降法制备Ti/Al2 O3 系梯度功能材料的设想 ,简述了Ti/Al2 O3 复合材料制备技术的基础理论及其研究现状 。

3Al_2O_3·2SiO_(2f)/ZL107复合材料和ZL107基体在不同温度下的高温蠕变行为

研究了过时效状态的ZL10 7基体和体积分数为 16 % 3Al2 O3.2SiO2f/ZL10 7复合材料在 30 0℃的蠕变断裂行为。结果表明 ,二者都表现出较高的蠕变应力指数和蠕变激活能 。

SiO_2氧化层在DI MOX法制备SiC_p/Al_2O_3-Al复合材料中的作用机制

利用直接金属氧化法制备了SiC颗粒增强Al2O3-Al基复合材料,借助于XRD、光学金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)对该复合材料的微观结构进行了观测,分析了SiO2氧化层的形成在复合材料制备过程中的作用。结果表明,SiO2层可以防止材料粉化现象的发生,缩短反应的孕育期,并可避免材料的胞状生长,促进材料的致密化。