氧化镁部分稳定氧化锆的相变与抗热震性能研究

应用TEM,XRD和TMA研究氧化镁部分稳定氧化锆(MgO PSZ)的相变、微观组织和结构、热膨胀特性。

微量掺杂对8%Mg-部分稳定氧化锆晶粒尺寸和相组成的影响

以 8 % (摩尔分数 )氧化镁部分稳定的氧化锆 ( 8%Mg -PSZ)为基料 ,向其中掺入Al2 O3,SiO2 等微量杂质 ,在 170 0℃下烧结。对烧结样品进行XRD分析 ,利用衍射峰强度半定量地计算立方相和四方相氧化锆 [(c+t) -ZrO2 ]的体积分数。使用SEM观察样品的表面形貌 ,并计算出平均晶粒尺寸。结果表明 :掺入Al2 O3有细化晶粒和降低 (c +t) -ZrO2 体积含量的作用 ,若和SiO2 按摩尔比 3∶2共同掺入 ,随着掺入量的增加 ,晶粒尺寸和 (c+t) -ZrO2 体积含量先减小后增大。Ca2 + 离子和Y3+

MgO部分稳定氧化锆陶瓷的抗渣侵蚀性研究

分别以3.5%(质量分数,下同)MgO部分稳定或4%CaO部分稳定的ZrO2陶瓷材料为试样,以CaO-Fe2O3-SiO2系的3种不同碱度与Fe2O3含量的渣为侵蚀剂,对试样分别进行静态和动态旋转(试样与渣的相对速率分别为0.06和0.5 m.m in-1)侵蚀试验,研究渣的碱度、流速及Fe2O3含量对材料抗侵蚀性的影响。结果发现,MgO部分稳定ZrO2材料抗渣侵蚀性较好,试样在渣线部位较严重的侵蚀归因于Marangoni效应。试样侵蚀情况与渣的碱度、成分有密切关系,高碱度渣侵蚀的方式主要是形成新的化合物而降低试样强度,中碱度或低碱度高Fe2O3渣则先将稳定剂MgO溶出,使材料遭受侵蚀的同时还发生相变化。

MgO部分稳定ZrO_2陶瓷制备坩埚的研究

以氧化镁(质量分数)为3.5%的Mg-PSZ粉体为原料,向其中添加(质量分数)10%氧化镁悬浊液及化学添加剂,配得氧化镁(质量分数)分别为4.2%和5.8%的氧化镁部分稳定氧化锆材料。以注浆成型法制备感应炉坩埚,考察所制得样品的理化性能。结果表明,在实验所用烧结温度下,与氧化镁质量分数为5.8%相比,氧化镁质量分数为4.2%更有利于四方相生成;同时,延长研磨时间,提高烧结温度和增大样品烧结前后收缩率均有利于增大样品密度,但显气孔率变小,不利于提高样品抗热震性。

电化学法快速测定铁水中的硅量

采用以ZrO_2(MgO)固体电解质,配以一新辅助电极SiO_2+CaF_2的方法,对Fe+C(sat)+Si体系进行了测量。结果表明:当硅测头插入铁水5s以后电动势值即可达到稳定值;电动势与硅量的关系符合理论公式;T=1694～1749K,电动势随温度的变很小。本研究所开发的硅测头具有响应迅速、准确,可望在现场得到应用推广。

(Al_2O_3,CaO)掺杂对x(MgO)=8%-ZrO_2纳米粉相组成和晶粒大小的影响

用尿素水解法制备了x(MgO)=8%-ZrO2及(Al2O3,CaO)掺杂的x(MgO)=8%-ZrO2纳米粉。经XRD、TEM等分析表明:掺入Al2O3有降低(c+t)-ZrO2体积分数和细化晶粒的作用;CaO的掺入可显著提高(c+t)-ZrO2含量,当掺入x(CaO)=3%时,可得到全稳定立方相氧化锆。

Pr2O3掺杂对Mg-PSZ抗热震性能的影响

本文研究了Pr_2O_3元素掺杂对氧化镁部分稳定氧化锆(Mg-PSZ)抗热震性能的影响,并从抗热震参数/抗热震损伤参数与相组成两方面解释了不同掺杂量对其抗热震性能的影响机理,结果表明:掺入Pr_2O_3导致Mg-PSZ的抗热震参数与抗热震损伤参数变化且增加了单斜相的含量,细化晶粒使得Mg-PSZ的热震性能得到改善。

热障陶瓷涂层材料对柴油机活塞的影响

目的研究不同陶瓷材料对活塞温度和热应力的影响。方法以氧化镁-部分稳定氧化锆陶瓷(Mg-PSZ)和氧化钇-部分稳定氧化锆陶瓷(Y-PSZ)两种材料为研究对象,在硅铝合金活塞顶部分别喷涂Mg-PSZ和Y-PSZ等离子体,分析讨论了两种不同涂层材料对活塞温度场和热应力场的影响,对比分析了有无陶瓷涂层活塞温度场和热应力场的变化。结果和无涂层活塞相比,Mg-PSZ涂层活塞和Y-PSZ涂层活塞的表面温度明显升高,其表面最高温度分别升高了50.49%和34.81%,但是对应的基体最高温度却分别下降了28.49%和17.34%。同时还发现,Mg-PSZ涂层活塞和Y-PSZ涂层活塞具有相同的温度和热应力分布,并且其活塞基体和无涂层活塞也具有相同的温度和热应力分布。结论 Mg-PSZ涂层活塞和Y-PSZ涂层活塞都会导致活塞表面温度升高,应力增大,但是Y-PSZ对基体温度影响更大,Mg-PSZ对热应力影响更大。

CeO_2对Mg-PSZ陶瓷显微结构和相组成的影响

在氧化镁部分稳定氧化锆基质原料中加入不同含量的CeO2,研究烧结、热处理过程中(Ce,Mg)-PSZ显微结构和相组成的变化。结果表明:CeO2的加入可促进高温下Mg2+在固溶体中的扩散,避免MgO在晶界偏析,有利于晶界净化;随CeO2含量增加,烧结体中晶粒尺寸减小,四方析出体更为稳定,不规则形态的立方氧化锆晶粒和波浪式晶界明显增多。通过热处理,相邻立方晶粒中四方析出体相互交联,最终(Ce,Mg)-PSZ基体中的晶界消失,颗粒合并,析出体交联形成连续态网络结构。

温度周期变化对熔融Mg-PSZ耐材机械性能的影响

用于真空感应熔炼(VIM)坩锅的氧化镁部分稳定氧化锆(Mg-PSZ)耐材,是由熔融氧化锆为骨料和基质相组成的部分增强合成物。对3种不同的商业耐材进行了8个温度循环周期测试,以便观察热机械性能演变情况。研究显示,仅在8个周期内热机械性能演变情况就有很大不同,基质相的不同使得骨料稳定性有很大不同,而且相变应变错位和韧性下降也导致了耐材连接性受损。二次相变化减少了骨料相,从而使得耐材的强度和韧性也相应降低。