铝热还原氮化合成矾土基β-SiAlON的反应过程

采用差热分析、热重分析和XRD分析等测试手段研究了铝热还原氮化法合成矾土基SiAlON的反应过程。结果表明 ,合成过程的反应可分为以下 5个阶段 :1)AlN的形成 (6 0 0～ 80 0℃ ) ;2 )SiO2 被还原并形成Si3N4 (90 0～ 12 0 0℃ ) ;3) β SiAlON开始形成 (130 0～135 0℃ ) ;4 )形成Si2 N2 O和过渡态SiAlON(14 0 0℃左右 ) ;5 )最终形成z=3的β SiAlON(14 5 0～ 15 0 0℃ )

矾土基β-Sialon结合刚玉-碳化硅复合材料抗冰晶石侵蚀性能的研究

采用静态坩埚法研究了矾土基β-Sialon结合刚玉-碳化硅复合材料在1000℃下的抗冰晶石侵蚀性能。结果表明:复合材料侵蚀量较少,侵蚀层厚度约1mm,侵蚀产物为NaAlSiO_4;渗透层深度约6mm,渗透速率随β-Sialon含量的增加而减小。复合材料渗透界面的分形维数值介于1.1～1.23之间,随Sialon含量的增加而减小。

矾土基β-SiAlON结合刚玉复合材料抗氧化性能研究

研究了1250～1350℃间矾土基β-SiAlON结合刚玉复合材料的氧化行为,并与氧化铝基β-SiAlON结合刚玉复合材料的氧化行为进行了对比.结果表明,1250℃以上,矾土基β-SiAlON结合刚玉复合材料的抗氧化性能优于氧化铝基β-SiAlON结合刚玉复合材料的,材料的氧化属保护型,氧化后表面组成为莫来石和SiO2.建立了该材料氧化前期、中期、后期的动力学模型,表征了其氧化过程,与试验结果基本相符.

矾土基β-SiAlON对Al_2O_3-MgO浇注料性能的影响

为了解新型原料矾土基β-SiAlON的使用性能,从而将其应用于实际,研究了矾土基β-SiAlON对MgOSiO_2-H_2O结合的Al_2O_3-MgO浇注料常规物理性能、高温抗折强度、抗热震性以及抗渣侵蚀性的影响。结果表明,加入矾土基β-SiAlON细粉对1 550℃、3h烧后试样的常规物理性能略有负面影响,对试样在1 400℃埋炭条件下的高温抗折强度影响不大,抗热震性有所改善。随β-SiAlON加入量的增加,试样的残余强度保持率增加(从16.27%增加到30.82%),但抗渣侵蚀性明显变差。

Sialon基陶瓷材料的研究进展及应用

Sialon基陶瓷材料因具有优异的性能 ,一直是材料科学领域关注的焦点 ,Sialon陶瓷的研究经历了从单相到复相的过程 ,本文详细论述了单相和复相Sialon陶瓷的种类、结构特征、制备方法 ,对各种Sialon陶瓷的性能特点进行了分析对比。结合Sialon陶瓷的性能 ,全面介绍了其广泛的应用领域。

Sialon基陶瓷制备方法综述

较全面地评述了Sialon基陶瓷的合成和烧结方法。

Sialon基陶瓷材料制备工艺及显微结构变化对力学性能的影响

系统研究了通过外部添加增韧相和热处理诱发原位自增韧机制等工艺因素控制所引起的三种Sialon基陶瓷材料的显微结构变化及其对力学性能的影响．研究内容包括：1．TiN（p）、MoSi2（p）、SiC（p）和SiC（w）第二相物质复合Sialon陶瓷的界面结合状态及其增韧效果；2．利用Nd2O3、Dy2O3和Yb2O3典型稀土氧化物作为烧结添加剂，制备α／β两相复合Sialon材料，诱发β相长颗粒生长，导致类晶须长颗粒原位自增韧机制发生作用；3．α－Sialon长颗粒的成核及生长机制．研究结果表明：对于TiN（p）、MoSi2（p）、SiC（p）和SiC（w）第二相复合Sialon陶瓷，基质相与第二相的界面结合状态及第二相颗粒临界粒径是制约复相材料韧性的主要因素．对于Nd2O3、Dy2O3和Yb2O3典型稀土氧化物Sialon材料，轻稀土Nd2O3是良好的烧结助剂，且Nd－Sialon相变程度极高，热处理诱发大量长颗粒β－Sialon相生成是其具有高韧性的主要原因（最高断裂韧性值达7．0MPa·m1／2）．重稀土Yb2O3不仅是良好的烧结助剂，同时也是有效的α－Sialon稳定剂，体系内存在大量等轴状α－Sialon颗粒，使此种材料硬度高达18．00GPa．中稀土Dy2O3的作用介于轻稀土Nd2O3和重稀土Yb2O3之间．

矾土基浇注料基质的流变性

浇注料的流变性在很大程度上受基质流变行为的影响和控制。本工作主要研究了矾土基浇注料基质中的SiO2 微粉、Al2 O3 微粉、水泥的加入量、分散剂以及矾土细粉粒度对基质流变性 (粘度、剪切速率和剪切应力 )的影响。根据研究结果 。

矾土基电熔锆刚玉和锆莫来石合成料的制备、性能与结构

研究了以高铝钒土为熟料和锆英砂为原料、采用电熔工艺法制备的矾土基电熔锆刚玉和锆莫来石合成料的理化性能、物相组成和显微结构,并用这些合成料制备了Al2O3 -ZrO2 -C试样,检测其常温物理性能、高温抗折强度和抗热震性;同时还与氧化铝基电熔锆刚玉和锆莫来石合成料进行了相应性能的比较。结果表明,矾土基电熔合成料的化学矿物组成、性能和显微结构均与氧化铝基电熔锆刚玉和锆莫来石合成料的相似,而且用其生产的Al2O3 -ZrO2 -C制品的性能也达到了用氧化铝基电熔合成料所能达到的水平,可用于实际生产。

硅线石对矾土基浇注料性能的影响

以矾土为主要原料，加入硅线石粉、SiO2微粉、活性Al2O3微粉、水泥等制备矾土基浇注料，研究了硅线石加入量（质量分数分别为0、4％、8％和12％）对浇注料常温性能和抗渣侵蚀性能的影响。结果表明：随着硅线石加入量的增加，浇注料的常温强度和体积密度下降，显气孔率增大；在浇注料中加入硅线石有助于提高试样的抗渣侵蚀性能，但加入质量分数大于8％时，试样抗渣侵蚀性能下降，渣渗透深度和侵蚀深度增加；硅线石加入质量分数为4％～8％时，浇注料的综合性能较好。

不同二氧化硅微粉对矾土基低水泥浇注料性能的影响

研究了4种理化性能不同的二氧化硅微粉对矾土基低水泥浇注料流动性、抗热震性和高温抗折强度的影响。结果表明:加入纯度高,杂质含量少,颗粒分布均匀、集中,表面光滑,自身流动性好的二氧化硅微粉,则浇注料的流动性好,抗热震性好,高温抗折强度高;加入碳和碱金属含量高,颗粒粒度偏粗,表面粗糙,自身分散性差的二氧化硅微粉,则浇注料流动性差,抗热震性差,高温抗折强度低。

高铝矾土-硅粉氮化合成SiAlON的过程研究

分别以w(Al2O3)为68.08%和45.56%的两种高铝矾土及硅粉为原料,按合成SiAlON的理论配比配料(Si粉过量5%),成型后在流动N2(流量为0.06～0.1m3·h-1)中进行热重分析,同时测定试样在不同温度(900～1500℃)保温6 h后的质量变化,并分析氮化后试样的物相变化,从而探讨该试样的氮化过程及其机理.结果表明,高铝矾土-硅粉试样在流动N2中的氮化反应过程可大致分为3个阶段:1)Si粉氮化阶段(900～1200℃),Si粉氮化生成Si3N4和Si2N2O;2)SiAlON形成阶段(1300～1400℃),生成O'-SiAlON和β-SiAlON;3)β-SiAlON的生长发育阶段(1450～1500℃),部分O'-SiAlON转化为β-SiAlON,Al2O3在β-SiAlON中的固溶度增加.

CeO_2和MgO助烧剂对矾土基莫来石合成料烧结的影响

以高铝矾土碎矿（w（Al2O3）为75%～84%）和煤矸石（w（Al2O3）约45%）为原料,按矾土基莫来石合成料的设计成分要求（w（Al2O3）为68%～72%）进行配比,于1500～1700 ℃分别保温3 h煅烧合成了矾土基莫来石,并分别研究了助烧剂CeO2和MgO单独加入,CeO2＋MgO复合加入,复合加入时CeO2与MgO的比例以及复合加入量对矾土基莫来石合成料烧结性能的影响.结果表明：加入CeO2＋MgO复合助烧剂比单独加入CeO2或MgO的促烧结效果要好,当CeO2＋MgO外加量为0.75%,CeO2与MgO质量比为1/1时,可使试样的烧结温度降至1600 ℃（不加助烧剂的为1700 ℃）,得到显气孔率0.9%,体积密度为2.84 g·cm^-3,荷重软化开始温度为1570 ℃的合成莫来石;显微结构分析表明,此合成料荷重软化温度较高的原因是发育良好的柱状莫来石构成了交错连锁的网络结构,同时TiO2大部分固溶在莫来石晶体中.

低Al_2O_3矾土碳热还原氮化合成复相Sialon的研究

利用低品位铝矾土经碳热还原氮化合成得到复相Sialon。采用XRD、SEM和EDS等研究了合成温度(分别为1300、1400、1500、1600℃),碳含量(分别为理论量、过量10%、过量50%和过量100%)对合成产物的影响。结果表明:以低品位铝矾土为原料,碳黑为还原剂,碳加入量为理论量,在0.9MPa流动氮气下经1600℃,3h碳热还原氮化反应合成出了α-Sialon和β-Sialon,其中α-Sialon晶体呈六方柱状结构。

矾土基耐火材料的研究与发展

简要总结了近年来在实验室进行的有关我国水铝石-高岭石型（DK）高铝矾土的研究工作，主要包括显微结构和高温机械性能的系统研究以及加入一些氧化物（K2O、CaO、TiO2、Fe2O3、MgO、锆英石等）的影响。根据这些应用基础研究结呆开发的矾土基高效耐火制品，在高温领域使用，取得良好成效，并显示出乐观的前景。

基质组成对矾土－尖晶石浇注料性能的影响

采用磷酸盐微粉复合结合剂，以矾土熟料为骨料，通过强化基质，研制了矾土－尖晶石浇注料。基质中除一部分预合成尖晶石外，再加入适量的高纯镁砂细粉及Ａｌ２Ｏ３细粉可以改善材料的性能，加入少量的ＳｉＯ２微粉可提高施工性能，促进烧结，原料的纯度对材料性能的影响较大。

矾土基MgAlON复合材料的制备及性能研究

选用登封轻烧矾土(Al2O3含量为85wt%)、电熔镁铝尖晶石、高纯电熔镁砂、Al粉和少量的活性材料氮化气氛下制备矾土基Mg Al ON复合材料,考察了Mg Al ON含量及烧成温度对制备矾土基Mg Al ON复合材料性能的影响。结果表明:随着Mg Al ON加入量的增加,显气孔率、线变化率及增重率逐渐增大,材料体积密度逐渐减少,常温抗折强度呈上升趋势;随着烧成温度的提高,试样的体积密度略有减小,显气孔率增大,常温抗折强度逐渐增大,1500℃下氮化烧成的制品性能最好;矾土基Mg Al ON复合镁铝尖晶石材料比矾土基Mg Al ON复合镁质材料密度大,强度高,氮化效果好。

Sialon基陶瓷的结构特征及物理和化学性质

全面地评述了Sialon基各单相、复相陶瓷的结构特征及物理和化学性质，并从结构角度对各Sialon基陶瓷的性质进行了解释。单相Sialon陶瓷中，β-Sialon强度和韧性最高，a’－Sialon硬度和耐磨性最好，O’－Sialon抗氧化性最佳。目前Sialon陶瓷正朝着复相化的方向发展，开发出了许多综合性性优良的复相Sialon陶瓷。基于Si－AlO－N系相平衡制备的。a＋β’）-、（β’＋AlN多型体）-、（O‘＋β’）一复相Sialon陶瓷实现了各组成相在结构和性能上的优势互补与叠加。通过外加第二相，利用晶须（或纤维）补强、相变增韧、颗粒弥散强化等原理制得的复相Sialon陶瓷如SiCw／f／Sialon、ZrO2／Sialon、SiC／Sialon、BN／Sialon等都取得了显著的增强增韧效果。

刚玉和β-SiAlON对MgO基浇注料流变性的影响

采用65%（质量分数,下同）电熔镁砂作骨料（8-5mm,5-3mm,3-1mm,≤1mm）,27%电熔镁砂粉（≤0.044mm和≤0.074mm）、4%Al2O3微粉和4%SiO2微粉作基质料,以此为基础配方,首先分别用5%、10%、15%、20%的电熔白刚玉粉（≤0.044mm）等量取代同粒度的镁砂粉,然后在加入10%刚玉粉的基础上,分别用2.5%、5%、7.5%和10%的矾土基β-SiAlON（≤0.088mm）取代等量的刚玉粉,分别加水制成两组MgO基浇注料,并采用浇注料流变仪研究了刚玉粉和β-SiAlON粉的加入量对浇注料流变性（扭矩、流动阻力和粘度）的影响。研究结果表明在MgO基浇注料中加入≤10%的刚玉粉时,浇注料的扭矩、粘度和流动阻力较低,流变性较好;加入低于7.5%的β-SiAlON时,对MgO基浇注料的流变性影响不大,但超过7.5%后,浇注料的流变性趋于变差。