铝锆碳材料的抗氧化性研究

研究了Si、Al、B4C及复合添加物对铝锆碳材料的抗氧化性和物理性能的影响 。

刚玉类型对铝锆碳材料性能的影响

分别采用致密刚玉、白刚玉、板状刚玉为主要原料 ,制作铝锆碳试样 ,对其常温性能、高温抗折强度、耐磨性、抗渣侵蚀性、热震稳定性和显微结构进行了对比研究。结果发现 :由致密刚玉配制的铝锆碳试样的综合性能与由板状刚玉配制的试样的基本相当 。

石墨含量对渣线用锆碳材料抗侵蚀性能的影响

渣线是决定浸入式水口使用寿命的关键部位,一般采用锆碳材料。为了了解锆碳材料抗侵蚀性影响因素,给不同连铸现场设计渣线材料方案提供参考,文章研究了石墨含量对锆碳材料抗侵蚀性能的影响,建立了锆碳材料侵蚀动力学模型。结果表明:碳含量对锆碳材料抗不同保护渣、钢液侵蚀有决定性的影响。总体上看,石墨含量为6wt%时,试样的抗侵蚀性能最差。当为低碳钢或中碳钢保护渣时,锆碳材料的抗侵蚀性在石墨含量为14wt%时抗侵蚀性能最佳。保护渣、钢液对锆碳材料的侵蚀模型为连续反应侵蚀。脱碳和脱碳层蚀损是锆碳材料侵蚀的关键因素。

直流电场下保护渣对氧化锆—碳耐火材料的侵蚀

采用旋转搅拌法,在外加直流电场作用下进行了结晶器保护渣与水口渣线氧化锆—碳耐火材料的侵蚀试验,并研究直流电压(0、5、10 V)对保护渣与水口渣线材料界面行为的影响。结果表明,随着外加电压的增大,保护渣在水口耐火材料表面的附着量逐渐增加,保护渣的附着厚度在0、5、10 V时分别为2、3、7 mm。微观结构表明保护渣与水口材料界面存在的电场可以显著改变固—液两相间的润湿性,从而为熔渣向水口扩散、传质和渗透行为提供良好的动力学条件,且大电压下(10 V)的电场作用会加剧保护渣对材料的侵蚀。

Mn对铝锆碳耐火材料性能的影响

以烧结板状刚玉、锆莫来石、石墨粉为原料,以Mn,Al,Si粉为添加剂,经成形、干燥后。

碳/碳化锆复合材料烧蚀机理和计算方法研究

研究了碳/碳化锆复合材料氧化烧蚀机理,发现它们与传统的硅基和碳基材料烧蚀有很大差别。基体ZrC氧化后在表面形成一种膨松状的多孔固态抗氧化膜,氧化膜能有效阻止材料进一步氧化,使烧蚀量大大降低。研究了烧蚀过程抗氧化膜的形成、演化和流失行为,研究了氧化膜中氧气的扩散机制(包括分子扩散和Knudsen扩散),研究了材料原始层表面可能存在的化学反应,建立了分析碳/碳化锆复合材料烧蚀响应的物理数学模型。

熔融制样-X射线荧光光谱法测定铝锆碳、锆碳质耐火材料中的主次成分

建立了混合氧化剂预氧化后硼酸盐熔融制样-X射线荧光光谱法测定铝锆碳、锆碳质耐火材料中ZrO_2、HfO_2、Al_2O_3、SiO_2、CaO、MgO、Fe_2O_3、TiO_2等组分的方法,讨论了混合氧化剂配比、氧化时间、灼烧减量、熔剂及稀释比等因素对制样及分析结果的影响。结果表明,按照Na_2O_2 4倍于试样量、NaNO_3 2倍于试样量配制混合氧化剂,氧化时间90min,碳的去除率最高;使用四硼酸锂偏硼酸锂混合熔剂(质量比67∶33),稀释比30∶1,可熔制出满足要求的熔片;曲线标样与试样间灼烧减量的差异给试样分析结果带来的偏差可以通过灼烧减量计算予以校正。经验证,该方法分析精密度较好,各元素9次平行分析结果的相对标准偏差均在3.25%以下,与化学湿法分析结果的一致性较好。

熔融制样-X射线荧光光谱法测定含碳锆铝耐火材料中氧化锆、氧化铪和氧化铝

目前针对含碳耐火材料的分析方法以化学湿法为主,X射线荧光光谱法(XRF)多适用于普通的耐火材料。实验针对含碳锆铝耐火材料中的氧化锆、氧化铪和氧化铝进行研究,建立了熔融制样-X射线荧光光谱法测定含碳锆铝耐火材料中这3种组分的方法。实验采用硝酸钠和过氧化钠作氧化剂预氧化样品,可消除碳化硅对铂-金坩埚的腐蚀。以四硼酸锂-偏硼酸锂(m∶m=5∶1)混合熔剂熔融,以碘化铵为脱膜剂,试样与熔剂比例为1∶20,在1100℃熔融15min,可制得表面光滑、无气泡、无结晶的均匀玻璃片。实验选择ZrLα、HfLβ和AlKα谱线测定含碳锆铝耐火材料中的氧化锆、氧化铪和氧化铝,曲线回归精度分别为0.162、0.033和0.209;测定结果的相对标准偏差(RSD,n=8)分别为1.7%、4.3%和0.21%;按照实验方法测定含碳锆铝耐火材料样品中氧化锆、氧化铪和氧化铝,与相应国家标准方法比对,结果一致。

混料工艺对铝锆碳耐火材料生坯性能的影响

针对铝锆碳耐火材料生坯显微结构和力学性能的调控与优化,以板状刚玉、锆莫来石、锆刚玉为骨料,α-Al_(2)O_(3)微粉、鳞片石墨、添加剂为细粉,木质素磺酸盐为结合剂,机压成型制备铝锆碳耐火材料试样和基质试样。研究了细粉的混料工艺(手动混料0.5 h、未混料、球磨混料2和5 h)对基质试样和耐火材料试样体积密度、显气孔率、常温耐压强度和显微结构的影响。结果表明:细粉的混料工艺对试样显气孔率和体积密度的影响较小,但对显微结构和常温耐压强度影响显著。球磨混合使得原料分布均匀,显著减少气孔、裂纹等缺陷,并使得基质原料的粒度均匀性提高和比表面积增加,有利于木质素磺酸盐溶液结合剂的吸附和黏结,从而保证强度的明显提升。但过长的球磨时间可能会导致原料颗粒过细,团聚增多,反而降低了强度。当细粉经2 h球磨混合时,试样中基质与骨料结合较为紧密,常温耐压强度最高。

ZrB_2加入量对ZrO_2-C材料抗氧化性的影响

以ZrO2、鳞片石墨、ZrB2、Al粉、Si粉为主要原料,以热固性酚醛树脂为结合剂,制成石墨、Al粉和Si粉的质量分数分别固定为17%、3%和3%,硼化锆的加入量(质量分数)分别为0、5%、10%、15%、20%和30%,尺寸为40 mm×4 mm×4 mm的ZrO2-C-ZrB2复合材料样坯,先在180℃处理24 h,再在还原气氛中于1 200℃保温6 h煅烧,最后在空气气氛中进行恒温氧化试验,氧化温度分别为800、900、1 000、1 100和1 200℃保温30min,测量试样氧化后的质量变化率和氧化层厚度,采用SEM分析氧化后试样断面及氧化层的显微结构。结果表明:1)随着ZrB2加入量从0增加到30%,在800～1 200℃氧化后试样的氧化层厚度逐渐减小;2)ZrB2氧化生成的B2O3在试样表面形成低熔点相的保护膜,抑制了石墨的氧化,提高了ZrO2-C-ZrB2材料的抗氧化性。

渣线用耐蚀性好的ZrO_2-C材料

1 前言 渣线部位的熔损与浸入式水口内壁的氧化铝闭塞同样,是影响连铸用浸入式水口使用寿命的一大因素。 一般情况下,用于渣线部位的ZrO_2-C材料的熔损,是由于ZrO_2骨料与保护渣反应以及石墨反复熔于钢水中造成的。 为此,我们对影响ZrO_2-C材料熔损的主要原因进行了试验和研究。 本文所介绍的是以上述试验结果为基础,对ZrO_2-C材质的原料、粒度进行的研究,并开发出比以往材质耐用性好的材料。

Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)-C质滑板材料的研究进展

从制备Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)-C质滑板材料所用的氧化物、炭素、防氧化剂等原料对性能的影响方面,总结归纳了Al_(2)O_(3)-ZrO_(2)-C质滑板材料的研究进展,并对钙处理钢用滑板材料的未来研究方向进行了展望,期望为钙处理钢用滑板使用寿命的提高提供参考。

铝锆碳滑板材料在钙处理钢液中的侵蚀行为

采用旋转抗渣法研究了试样转速、钙处理钢液温度对铝锆碳材料在钙处理钢液中平均溶解速率的影响,结果发现铝锆碳材料的平均溶解速率随转速的增大而增大,它在钙处理钢液中的溶解过程不与扩散控制过程类似;铝锆碳材料的平均溶解速率随钙处理钢液温度的提高而迅速增加。铝锆碳材料的侵蚀机理为钙处理钢液中CaO侵入铝锆碳试样内部,使得试样中Al2O3、SiO2与之发生反应,形成低熔物,低熔物进入钢液中导致溶损。

薄板坯连铸用浸入式水口的性能与使用

针对薄板坯连铸用浸入式水口的使用条件,选择了水口不同部位的材质。以板状刚玉、氧化铝粉、锆莫来石、电熔稳定氧化锆、电熔镁砂、天然鳞片状石墨等为原料制备了浸入式水口,重点研究水口本体铝碳材料的抗氧化性能和渣线锆碳材料的抗侵蚀性能,并模拟现场使用条件进行了烘烤试验。结果表明:所研制的水口材料性能完全满足使用要求,烘烤时无氧化和剥落;在薄板坯实际连铸生产条件下,所研制的浸入式水口稳定地实现了24炉连浇,为相关的浸入式水口研究提供了良好的基础。

凝胶注模制备碳化硼多孔陶瓷

以琼脂糖大分子为凝胶体系、聚丙烯酸为分散剂,采用凝胶注模工艺制备B4C坯体,经过1 800~2 000℃烧结,制备得到B4C多孔陶瓷。结果表明:pH值为7.5、分散剂含量为0.15%(体积分数)时,陶瓷浆料的稳定性和流动性最佳,制备得到固相含量为45%(体积分数)的低黏度陶瓷浆料。随着烧结温度升高,多孔陶瓷的通孔率下降,1 800℃烧结得到的块体通孔率为100%,气孔呈明显的单峰分布,孔径大小为1μm。多孔陶瓷的抗弯强度在60 MPa左右。Zr金属浸渗B4C多孔陶瓷后得到Zr C/Zr B2复合材料,其微观组织随渗层深度变化出现分层现象。

高温高强钨铼合金Gleeble热力模拟试验方法探讨

钨铼合金具有高熔点、高强度、高硬度、高再结晶温度等特点,作为结构材料广泛应用在特殊高温领域。针对采用Gleeble热力模拟试验机研究新型钨铼合金材料的高温热变形行为,存在热电偶焊接困难、钨铼合金强度高于碳化钨压头等问题,通过埋线法和耐高温无机胶固定热电偶,采用粉末热压烧结工艺制备碳化锆颗粒增强钨基复合材料作为高温高强压头进行解决,获得了钨铼合金在1500℃、应变速率1s^(-1)时压缩真应力-真应变曲线。该方法可用于测量钨铼合金真实高温强度,为钨铼合金工业生产过程中的热变形工艺参数确定提供准确数据。