加入Si,Si/Al对高碳Al2O3-C材料抗热震性的影响

以电熔白刚玉、熔融石英(粒度≤0.5mm)为骨料,鳞片石墨(粒度≤0.15mm)、电熔白刚玉粉(粒度≤0.088mm和≤0.045mm)、Si粉(粒度≤0.074mm)、Al粉(粒度≤0.088mm)为基质,热固性酚醛树脂作结合剂,压制成25mm×25mm×125mm的试样,经200℃固化24h后,在埋炭条件下经1200℃下保温3h制成碳含量为30%的高碳Al2O3-C材料。分别用5%、10%、15%、20%的Si粉替代高碳Al2O3-C材料中的石墨研究其对试样抗热震性的影响;根据Si粉替代石墨的结果又研究了不同比例Si/Al粉(总量10%)替代石墨后对试样抗热震性的影响,并用SEM和XRD分析热震后试样的显微结构和物相组成。结果表明:(1)Si替代石墨量在5%～10%之间,试样的抗热震性基本保持不变,替代量大于10%以后试样的抗热震性下降。(2)Si/Al替代石墨量为10%时,改变Si/Al比例对试样抗热震性的影响不大。(3)适量Si,Si/Al基本保持Al2O3-C材料抗热震性的原因是原位生成非氧化物。

金属Zn粉对烧成Al_2O_3-C材料性能和显微结构的影响

通过改变金属Zn的加入量,研究了Zn含量对Al_2O_3-C材料烧结性能、力学性能的影响,同时借助于XRD、SEM等手段对试样的物相变化和显微结构进行了观察和分析。结果表明(1)金属Zn的加入可以显著改善Al_2O_3-C材料的烧结性能,当金属Zn的加入量为1.0%时,试样的体积密度和显气孔率分别达到了最大和最小值;(2)烧成铝碳材料的显微结构受金属Zn的影响较大,金属Zn的加入量为1.0%时,试样基质和骨料部分结合良好,试样致密;(3)Zn加入量大于1.0%,试样的结合状态遭到破坏,试样中出现裂纹和孔洞;材料的抗折强度和耐压强度在金属Zn加入量为1.0%时达到了最大值。

铝粉、硅粉加入比例对Al_2O_3-ZrO_2-C材料力学性能的影响

在A l2O3-ZrO2-C材料中加入总质量分数为5%的铝粉和硅粉,改变试样中铝粉和硅粉的质量比(分别为0:1、1:4、2:3和4:1),经配料、混练、成型、烘干后,在埋炭(煤焦炭)气氛中分别于800、1 000、1 300和1 400℃保温3 h煅烧,然后对烧后试样进行三点弯曲试验,并测定烧后试样的平均孔径,分析烧后试样的显微结构。结果表明:铝粉、硅粉的加入比例显著影响A l2O3-ZrO2-C材料的力学性能:经800和1 000℃煅烧后,试样的抗折强度、弹性模量和韧性均随铝粉加入量的增加而增大,而经1 300和1 400℃煅烧后,试样的抗折强度、弹性模量和韧性均随铝粉加入量的增加而减小;试样的平均孔径呈现出与力学性能相反的变化规律。上述这些变化规律是铝液的促烧结作用与高温下生成SiC、A lN晶须的强韧化作用和填隙作用以及生成A lN过多导致的结构疏松作用共同作用的结果。

Al_2O_3-C耐火材料抗氧化性研究进展

综述了A l2O3-C耐火材料抗氧化方法的研究进展,介绍了浸渍氧化抑制剂法、添加抗氧化剂法、表面涂层法等抗氧化方法及其各自的抗氧化机制,并提出了改进A l2O3-C材料抗氧化性能的研究方向。

真空热压烧结Al_2O_3/Cu-Cr复合材料的组织与性能

采用简化内氧化真空热压烧结工艺制备了不同Cu2O加入量(4%、5%、6%)的Al2O3/Cu-Cr复合材料。分析研究了其微观组织与性能,并研究了冷变形对材料性能的影响。结果表明,在铜基体上弥散分布着细小粒状Al2O3颗粒,其粒径为5～20nm,颗粒间距为20～150nm;Al2O3/Cu-Cr复合材料经80%变形后,其硬度和抗拉强度明显提高,而电导率则随变形量的增大先升高后降低;随着Cu2O加入量的增加,材料的抗软化性能逐渐提高;当Cu2O加入量为5%时,真空热压烧结(950℃,2h,22MPa)后全部完成内氧化,且变形后综合性能最优,此时Cu2O含量为最佳的添加量。

Al和Al-Si加入量对Al_2O_3-C材料高温性能的影响

在板状刚玉颗粒、板状刚玉细粉、α-Al2O3微粉和石墨含量（质量分数,下同）分别为65%、27%、6%和2%的Al2O3-C材料中,分别以5%、8%和11%的Al粉或Al-Si复合粉（8%Al＋1.5%Si和8%Al＋3%Si）替代等量的板状刚玉细粉,外加3.5%的热固性树脂混练均匀,成型后于800℃埋炭热处理3h。在埋炭条件下检测试样400-1400℃的热态抗折强度、200-1400℃的应力-应变、常温～1500℃的热膨胀率以及试样的抗热震性和抗氧化性,并对部分试样进行了XRD、SEM和EDS分析。结果表明（1）随着温度的升高,试样的热态抗折强度表现出先降低,后快速升高,最后慢速升高的变化趋势;温度≥1000℃时,试样的热态抗折强度随Al粉加入量的增多而提高;在加入Si粉后,试样的热态抗折强度进一步提高。（2）试样在低温时即产生塑性变形,一直到1400℃仍处于塑性变形阶段。（3）试样的抗热震性随Al粉加入量的增多而提高,在加入Si粉后继续小幅提高。（4）试样的抗氧化性随Al粉加入量的增加而提高,加入Si粉后由于形成致密的氧化层结构,抗氧化性进一步提高。

石墨含量对Al_2O_3-C材料物理化学性能的影响

Al2O3-C材料具有较好的高温性能,广泛应用于连铸功能性耐火材料。为满足洁净钢技术的发展要求,本文研究了石墨含量对Al2O3-C材料物理化学性能的影响。以不同粒度的电熔白刚玉为主要原料,加入SiC微粉和金属Al抗氧化剂,以酚醛树酯为结合剂,研究了石墨含量对不同温度下Al2O3-C材料物理性能及抗渣侵蚀性的影响。结果显示,碳含量的降低,材料的显气孔率下降,体积密度增大,冷态和高温强度增加。不同碳含量的Al2O3-C材料都显示出良好的抗渣侵蚀性能。

Al_2O_3-C耐火材料对超低碳钢的增碳作用

在空气中利用中频感应炉加热,研究了以Si 为抗氧化剂的Al2O3-C耐火材料对超低碳钢的增碳 作用。利用高频燃烧红外吸收法测定钢样中的碳含 量,并对用后耐火材料进行了SEM和EDS分析。研 究结果表明:钢熔化后,炭的直接溶解机制造成钢水 中碳含量迅速增加;随着保温时间的增加,“渗透- 溶解”机制对钢水增碳占主导作用;同时,耐火材料 与钢水接触部位生成反应脱炭层,反应脱炭层隔离了 钢水与耐火材料的直接接触,进而减缓并停止耐火材 料对钢水的增碳作用;空气中的氧通过渣向钢水中传 递,氧和钢水中的碳发生反应对钢水产生脱炭作用, 同时,碳氧平衡决定了在钢水的碳含量很低时,脱炭 反应接近于平衡状态,钢水中的碳含量趋于平衡。

加入Al粉和Si粉对低碳MgO-Al_2O_3-C材料性能的影响

以电熔镁砂、电熔镁铝尖晶石及鳞片石墨为原料,以酚醛树脂作结合剂,在MgO-A l2O3-C材料中加入A l粉和Si粉,混练后在180 MPa压力下成型,185℃12 h热处理,制成了加入4.5%质量分数A l粉、0~3.5%质量分数Si粉的AS系列试样和同时加入2%质量分数石墨的ASC系列试样,研究了试样的常温物理性能、高温抗折强度、抗热震性及其相组成和显微结构。结果表明：（1）AS系列中,仅加入4.5%A l粉试样的高温抗折强度从未加A l粉的3.0 MPa提高到22.3 MPa,热震后抗折强度保持率从60%提高到77%;再加入1.5%Si粉后,高温抗折强度提高到27.9 MPa,热震后抗折强度保持率提高到79%;（2）加入A l粉、Si粉和石墨的ASC系列试样的高温抗折强度略高于AS系列试样的,热震后抗折强度保持率在71%~75%之间;（3）这类复合材料具有良好的热态强度和抗热震性的原因为：A l粉、Si粉在埋炭加热过程中与C、N2原位生成针状A lN和SiC等非氧化物,填充、穿插在方镁石和尖晶石骨架中,起到增强、增韧的作用。

Al-Zn复合Al_2O_3-C材料抗氧化性研究

以板状刚玉、α-Al2O3微粉、鳞片石墨、Al粉、Zn粉为原料,酚醛树脂为结合剂,固定Al粉加入量（w）为4.0%,制备了Al-Zn复合Al2O3-C质试样,研究了Zn粉加入量（其质量分数分别为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%）对材料1 000和1 500℃下抗氧化性的影响。结果表明：加入Zn可明显改善材料的抗氧化性,当Zn粉加入量从0增至2.0%（w）时,1 000和1 500℃氧化后的氧化层厚度分别从8.5 mm减至3.5~1.4 mm,从6.0mm减至4.1~2.4 mm。材料抗氧化性提高的原因在于：Al、Al4C3和AlN以及Zn在氧化条件下生成的氧化产物相互反应,生成了锌铝尖晶石,形成致密的氧化保护层,阻止了氧气的进入。

纳米ZrO_2对Al-Si复合Al_2O_3-C材料性能、组成和结构的影响

以板状刚玉骨料和细粉、Al粉、Si粉、石墨和纳米ZrO2粉为原料,以酚醛树脂为结合剂,研究了纳米ZrO2粉对Al-Si复合Al2O3-C材料性能、组成和结构的影响.结果表明:引入纳米ZrO2粉对试样的常温和高温强度影响不大,但有利于提高试样的成型致密度和抗氧化性,可明显提高试样的抗热震性.试样致密度提高的原因在于纳米氧化锆具有良好的填充作用和助烧结作用.纳米ZrO2可促进Al、Si反应生成更多非氧化物晶须,并在试样中形成交叉连锁的网络结构,以及纳米粉的增韧和ZrO2的相变增韧均有利于提高试样的抗热震性.

ZrO_2-SiC复合材料的合成及其添加对Al_2O_3-C质耐火材料抗氧化性能的影响

以锆英石和碳黑为原料,利用碳热还原反应在氩气气氛下合成了ZrO_2-SiC复合材料,并将其添加到Al_2O_3-C质耐火材料中.研究了加热温度对ZrO_2-SiC复合材料合成的影响以及添加ZrO_2-SiC对耐火材料抗氧化性能的影响.采用XRD分析合成材料的相组成,利用SEM观察材料的显微结构.研究表明,提高加热温度有利于ZrO_2-SiC复合材料的合成,在本实验条件下合成该材料的适宜温度为1873K.通过添加合成的复合材料,明显改善了Al_2O_3-C质耐火材料的抗氧化性能,且当添加6%(ZrO_2-SiC)复合材料时,耐火材料的抗氧化性能最佳.

Al_2O_3-Cu纳米复合材料的制备工艺及强化机理

用粉末冶金法制取了Al2 O3 Cu纳米颗粒增强复合材料 ,测试了不同增强体体积下的力学性能并观察了其形貌。在一定范围内 ,随着增强体体积的增加 ,其硬度也在增加。并用镶嵌残余应力模型计算解释了Al2 O3 Cu纳米复合材料的强化机理。

Mn对Al_2O_3-ZrO_2-C耐火材料抗氧化性的影响

固定主要原料烧结板状刚玉、锆莫来石、石墨 ,添加剂Al粉、Si粉以及结合剂热固性酚醛树脂等的加入量 ,加入不同量的Mn配制成Mn、C质量比不同的Al2 O3-ZrO2 -C试样 ,埋炭烧成后检测各试样的抗氧化性。结果表明 :试样的氧化层厚度先随Mn加入量的增加 (即Mn与C质量比的增大 )而减小 ,即抗氧化性提高 ;至Mn与C质量比为 1 4时 ,氧化层厚度最小 ,即抗氧化性最佳 ;当Mn含量继续增加时 ,氧化层厚度又开始增加 。

Al_2O_3-C耐火材料抗氧化性研究进展

综述了目前改善Al2O3-C耐火材料抗氧化性的三种方法:添加抗氧化剂法、浸渍氧化抑制剂法和表面涂层法;分析了常用抗氧化添加剂在Al2O3-C耐火材料中作用机理,展望了提高Al2O3-C耐火材料抗氧化性的研究方向.

环境气氛对煤灰在Al_2O_3-Cr_2O_3-ZrO_2材料上结渣的影响

以白刚玉、α-Al2O3粉、锆英石和氧化铬为主要原料,在200 MPa油压机上压制成50 mm×50 mm×5 mm的试样,在空气气氛中于1 500℃煅烧5 h,制得Al2O3-Cr2O3-ZrO2试样。将0.6 g变形温度约为1 120℃的云贵煤灰平铺在Al2O3-Cr2O3-ZrO2试样上,然后放入马弗炉中分别在空气和弱还原性气氛下于1 250℃煅烧5 h,随炉冷却后观察煤灰在Al2O3-Cr2O3-ZrO2试样上的结渣情况,并进行SEM及EDS分析。结果表明:在弱还原气氛条件下,煤灰在Al2O3-Cr2O3-ZrO2上的结渣非常致密;而在空气气氛条件下,煤灰与Al2O3-Cr2O3-ZrO2材料间的粘接比较疏松,两者间没有明显的相互渗透。

Al与Si添加剂对Al_2O_3-C材料抗保护渣侵蚀的影响

本文采用现场浸棒法与实验室中频感应炉浸棒法对Al和Si含量不同的Al_2O_3-C材料以及ZrO_2-C材料进行了抗保护渣侵蚀试验。结果表明,Al和Si的加入量之比为1时,Al_2O_3-C材料抗保护渣侵蚀性最好,但还不及ZrO_2-C材料。

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

AlN对Al_2O_3-C材料性能的影响

采用碳热还原法制备的AlN复合粉(主成分是AlN和Al2O3)部分取代Al2O3-C材料中的Al2O3微粉,研究了AlN复合粉加入量(分别为0、15%和25%)对Al2O3-C材料性能的影响。结果表明:(1)试样的显气孔率随AlN复合粉取代量的增加而增大,体积密度、常温抗折强度随AlN复合粉取代量的增加而减小;(2)AlN复合粉的引入能显著提高Al2O3-C材料的高温抗折强度;(3)添加AlN复合粉的试样经熔钢侵蚀后,在材料表面形成较连续的致密层,有利于提高材料的抗熔钢侵蚀性和冲刷性。

原位反应生成Sialon结合Al_2O_3-C材料的抗渣侵蚀机理

以电熔白刚玉、单质硅粉和石墨为主要原料,在氮气气氛下1450℃保温4 h原位生成Sialon结合Al2O3-C材料,采用静态坩埚法对烧后的Sialon结合Al2O3-C材料在1600℃下进行抗渣实验。采用XRD分析氮化后Al2O3-C材料的物相组成,用SEM和EDS分别对渣蚀后材料的显微结构和成分进行分析。结果表明:Al2O3-C材料高温氮化后能够生成较多β-Sialon相和少量的Si C相;热力学分析表明,Sialon和Si C本身氧化产生的Si O2和Al2O3,溶解到渣中,降低渣的侵蚀和渗透;SEM结果表明,渣的渗透主要是沿刚玉颗粒边缘进行的,随着渗透的深入,Ca O含量不断下降。