氮化物结合碳化硅耐火材料的研究现状

分别概述了以氮化硅、赛隆和氧氮化硅作为结合相 的SiC材料的结构特点、理化性能、生产工艺和应用情况,详细 介绍了国内这3种材料的研究现状,并对今后氮化物结合SiC 材料的研究内容提出了自己的观点。

高频红外碳硫分析仪测定含碳化硅耐火材料中碳化硅含量

采用对试样进行灼烧预处理的方法,除去游离碳,用锡粒、纯铁、钨粒作为助熔剂,并以钢铁标准样品校正仪器,高频燃烧红外吸收法测定含碳化硅耐火材料中的碳化硅含量,测定结果的相对标准偏差为1.07%(n=6),该法与化学法的测定结果较接近,精密度和准确度均满足化学分析的要求。

氮化物结合碳化硅耐火材料的研究进展

对氮化物结合碳化硅结合耐火材料的研究现状进行了综合评述,认为氮化硅或赛隆结合的碳化硅在性能上更适宜于高炉内应用;氧化法烧成的含氮化物结合产品性能还需要进一步改进。

坯釉一次烧成法制备表层致密的碳化硅耐火材料

为了降低凝胶注模法制备的碳化硅耐火材料的表面气孔率,延长其使用寿命,以轻质碳酸钙微粉23%(w)、氧化铝微粉33%(w)、堇青石40%(w)、钾长石4%(w)的粉料配比制成固相质量分数为25%的釉浆,将其喷淋在丙烯酰胺体系水基凝胶成型工艺制备的碳化硅干燥坯体表面,在150℃干燥18 h后,在1 430℃保温4 h烧成,然后检测烧后试样的体积密度、显气孔率、真气孔率,并进行SEM和EDS分析。结果表明:烧后试样表层生成了厚度约为400μm、显气孔率为6.37%的致密釉层,有望对熔体的侵入起阻挡作用,延长碳化硅耐火材料的使用寿命。

氮化硅结合碳化硅耐火材料抗铝电解质侵蚀性能的研究

以干压成型的方法制备了氮化硅结合碳化硅坯体,并采用反应烧结法氮化烧成。测试不同硅粉添加量与烧成试样不同体积密度下材料抗铝电解质侵蚀性能的变化。结果表明:硅粉添加量为16%时试样的抗铝电解质侵蚀能力最佳;伴随显气孔率的降低及气孔半径的减小,材料体积密度会增大,而熔渣侵入的速度也随之大幅下降。体积密度控制在2.65 g/cm^(3)以上,材料具有很好的抗冰晶石侵蚀性能。

有机硅树脂对免烧成碳化硅耐火材料性能的影响

采用不同粒级的碳化硅为原料,以有机硅树脂为结合剂,制备了免烧成碳化硅耐火材料,利用XRD、SEM和电子拉伸机等手段,研究了有机硅树脂含量对在模拟应用环境温度下烧结的碳化硅材料的显微结构、体积密度、抗折强度、抗氧化以及抗侵蚀等性能。结果表明:随着有机硅树脂含量增加,材料的抗折强度、体积密度、抗氧化性能、抗热震性均增加,当有机硅树脂含量为9%(质量分数,下同)时,材料的体积密度可达2.67 g.cm-3、开孔率最小,为15%,抗折强度最大,为26.5 MPa;材料的主要物相为Si C、Si O2和SixOyCz,细小碳化硅均匀分布在大颗粒碳化硅颗粒周围,且结合良好;该材料在冰晶石熔液中具有优秀的抗侵蚀性能。

含碳(或碳化硅)耐火材料热导率的测试

为了解决导电、高导热、易氧化的含碳(或碳化硅)耐火材料热导率难以测定的问题,在平行热线法的基础上通过对试样埋炭保护,在热线与试样之间作化学隔离和电绝缘处理,对仪器设备进行相应的改进等措施,建立了含碳(或碳化硅)耐火材料热导率测定方法,并对部分典型含碳耐火材料和含碳化硅耐火材料的热导率进行了实测。

问：目前国内推板窑使用的推板大多采用碳化硅质的。请问碳化硅质耐火材料的优点是什么？现今已开发出了哪些优良品种？它们的性能怎样？

答：碳化硅耐火材料具有强度高、导热系数大、抗热震性好、抗氧化、耐磨损、抗侵蚀等优良的高温性能，是一种优质、低成本的耐火材料，已在陶瓷、化工、冶金、能源等行业得到广泛应用。

碳化硅-六铝酸钙复合材料的抗渣机制:煤气化用无铬耐火材料新探索

高铬耐火材料具有优异的抗侵蚀性,虽存在铬危害,但长期以来作为水煤浆气化炉炉衬仍无可取代。为探索煤气化用耐火材料的无铬化,本研究采用碳化硅颗粒和六铝酸钙细粉为主要原料,经混料、压制成坯、高温烧成制备了碳化硅-六铝酸钙复合耐火材料(SiC-CA_(6),SCA),以气化炉煤灰渣为试验渣,分别采用静态坩埚法和回转抗渣法于1500℃下进行抗渣试验,并与高铬材料进行平行对比,测量试样的侵蚀厚度、渗透厚度,观察裂纹,采用SEM、EDS、XRD等分析了抗渣试验前后耐火材料及渣的化学成分、相组成、微观结构等变化,以探究SCA的抗煤渣侵蚀机理。结果表明,SCA具有比高铬材料更优的抗渣渗透性和抗热震性,熔渣仅在SCA材料表面发生侵蚀反应,抗渣试验后试样内部无熔渣和裂纹。SCA的抗渣机制为:耐火材料中的SiC、六铝酸钙与熔渣在界面处反应形成了高黏度的Al_(2)O_(3)-SiO_(2)-CaO玻璃相,封堵了表面气孔,并在耐火材料表面形成了结构致密的保护膜,阻止了熔渣向材料内部的渗透;该玻璃相与熔渣成分相近,向渣中扩散溶解缓慢,具有耐侵蚀性。SCA综合性能优异,具有应用于水煤浆气化炉的潜力。

熔融制样-X射线荧光光谱法测定含碳及碳化硅的铝镁质、锆质耐火材料中的7种氧化物

建立了熔融制样-X射线荧光光谱法(XRFS)测定含碳及碳化硅的铝镁质、锆质耐火材料中的二氧化锆、三氧化二铝、二氧化硅、氧化钙、氧化镁、三氧化二铁、二氧化钛等含量的方法。将样品置于950℃马弗炉内灼烧1 h以除去其中的碳。将四硼酸锂置于铂-金坩埚中熔融,旋转坩埚使熔融态四硼酸锂附着在坩埚壁上,以减少碳化硅对铂-金坩埚的腐蚀。将1.000 0 g碳酸锂、1.000 0 g硝酸锂和0.300 0 g灼烧过的样品混合,置于挂膜处理好的铂-金坩埚中,上面再覆盖2.000 0 g四硼酸锂,在程序升温条件下预氧化以去除样品中的碳化硅。加入溴化锂溶液(脱模剂),在1 120℃下熔融20 min,浇入铂-金成型模具中,制成玻璃样片,供XRFS分析。结果显示:7种氧化物的线性相关系数不小于0.999 0,检出限为28~15 123μg·g-1;对实际样品重复测定8次,7种氧化物测定值的相对标准偏差均小于4.0%;将方法所得结果与GB/T 16555-2017中化学湿法的进行比较,偏差基本在国家标准方法允许偏差的范围内。

硅酸盐结合碳化硅质耐火材料的性能

以莫来石和硅线石作为碳化硅的结合剂,通过反应结合制备了硅酸盐结合的碳化硅质耐火材料。硅酸盐结合剂的比例在15％～30％(质量)之间。二硅化钼(4％)已作为碳化硅耐火材料的浸渗剂,这种耐火材料的断裂模数随着二硅化钼的添加而提高,它们的热膨胀系数在32.8×10^(-6)～4.1×10^(-6)·(℃)^(-1)之间。该耐火材料对于非铁金属具有抗侵蚀性,但易被熔融盐所侵蚀。

氮化硅耐火材料

中美合资生产的氮化硅结合碳化硅耐火材料是一种耐高温、抗腐蚀的耐火材料，主要用于制铝业、电厂和垃圾焚烧等行业，市场前景看好。目前，中国航天科工集团公司六院的氮化硅结合碳化硅耐火材料年生产能力达1000吨，今年预计可实现产值700多万元。

有色金属火法冶炼用耐火材料及其发展动向

根据近些年来有色重金属与轻金属火法冶炼工艺技术的发展,从有色重金属与轻金属火法冶炼条件的特点分析与阐述了所用耐火材料发展的动向,着重介绍了有色金属冶炼炉如:闪速炉、澳斯麦特炉、艾萨炉、诺兰达炉、转炉、连续炼铜炉、氧气底吹熔池直接炼铅炉(QSL炉)、铅锌密闭鼓风炉(ISP炉)、粗锌精馏炉、锌浸出渣挥发回转窑、碱石灰法回转窑、焙烧炉、铝电解槽、铝熔化炉以及硅热还原法制原镁等窑炉关键部位所用的耐火材料。另外,为了给上述冶炼炉的关键部位选择合适的耐火材料,还对一些耐火材料组元的抗FeO-SiO2渣侵蚀,抗炉渣与锍的渗透以及在炉衬工作面形成保护层等方面进行了分析与论述。此外,化学热力学计算与现场试验结果表明,含碳耐火材料不适宜用在重有色金属冶炼炉。还介绍了不同品种的镁铬耐火材料与碳化硅质耐火材料以及Al2O3-Cr2O3-尖晶石材料,并对含Cr2O3耐火材料存在的问题与解决途径做了分析与建议。

用于X射线光谱分析含碳化硅材料的制样方法

一种用于X射线光谱分析含碳化硅材料的制样方法，包含以下步骤：配制混合氧化剂；制备熔剂挂壁打底的铂金坩埚；将配制混匀后的含碳化硅耐火材料样品与混合氧化剂倒入已南熔剂挂壁打底的铂金坩埚内；将铂金坩埚放入高温熔融炉中，在低温下加热氧化，制成用于X射线荧光光谱分析的玻璃珠。本发明方法，制成的用于X射线荧光光谱分析的玻璃珠，元素分布均匀，无颗粒效应和矿物效应，可长期保存；同时在制样过程中，

碳化硅含量的测定综述

介绍了六个SiC含量测定的国家标准和碳化硅原料以及含碳化硅耐火材料中SiC含量测定的化学分析方法。

Si加入量对Si_3N_4-SiC复合材料性能的影响

固定其他组分配比不变,仅改变配方中Si粉加入量即Si粉从10％增加到60％,经过准静态氮化法反应烧结制得Si3N4——SiC复合材料,并对其进行力学性能、XRD和SEM检测,实验结果显示:随着Si加入量的增加,复合材料的强度逐渐增大,而密度却呈现减小趋势,生成的Si3N4-中β-Si3N4含量增加,形成的网络结构的致密度也相应增大,但β-Si3N4晶粒减小。

原位生成柱状莫来石和SiC晶须对Al2O3–SiC–C耐火材料性能的影响

以煅烧铝矾土、棕刚玉、板状刚玉、鳞片石墨、碳化硅粉为原料,单质Si粉为添加剂,酚醛树脂为结合剂,制备出Al_2O_3–Si C–C耐火材料。研究了不同热处理温度对材料显微结构及性能的影响。结果表明:在埋碳条件下,1 000℃烧成后样品中有柱状莫来石物相生成;1 400℃烧成后柱状莫来石长径比增大,同时还有Si C晶须生成。热处理温度从1 000℃升高到1 400℃时,样品显气孔率和常温耐压强度变化不明显,但常温抗折强度提高54.73%,达到8.17 MPa,载荷位移量增大近20%。3次热震后残余耐压强度保持率从54.36%(200℃烧成后)提高到89.10%(1 400℃烧成后)。原位生成的Si C晶须和发育良好的柱状莫来石显著提高了样品常温抗折强度、断裂韧性和抗热震性。