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。

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。

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。

Al粉、Si粉对低碳Al_2O_3-C滑板显微结构和高温力学性能的影响

为了改善低碳Al2O3-C滑板的高温力学性能,在质量分数65%的电熔白刚玉颗粒、25%的白刚玉细粉、6%活性α-Al2O3粉、4%的石墨+炭黑、外加4%酚醛树脂的滑板配料中,分别以3%(w)的Al粉或Si粉或3%(w)Al粉+3%(w)Si粉等量替代白刚玉细粉,混匀后在150 MPa下压制成140 mm×25 mm×25 mm的试样,经200℃24 h干燥,1 400℃埋焦炭处理3 h后,检测其高温抗折强度和抗热震性,并分析物相组成及显微结构。结果表明:单加Al粉的试样高温抗折强度高于单加Si粉的,但前者热震后残余抗折强度比后者低;与单加Al粉或Si粉的试样相比,同时加Al粉和Si粉的试样具有更高的高温抗折强度和更优的抗热震性。力学性能的变化与试样中原位生成的非氧化物相密切相关:在单加Al粉或Si粉的试样中分别有棒状AlN晶须或纤维状SiC晶须生成;而同时加Al粉和Si粉的试样中除了有AlN晶须和SiC晶须生成外,还原位生成了六角板状的SiAlON相,并相互交织在一起。

KF/Al_2O_3催化下2-氨基-4-芳基-4H-吡喃并[3,2-c]香豆素衍生物的一步合成

以芳醛、4-羟基香豆素和丙二腈或氰乙酸酯为原料,在KF/Al2O3催化下以乙醇为溶剂,在80℃合成了一系列2-氨基-4-芳基-4H-吡喃并[3,2-c]香豆素衍生物,并通过IR,1HNMR和元素分析确证产物的结构.

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-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。

金属Al-Si结合Al_2O_3-C滑板的性能和使用

自主研制开发了节能型低碳金属Al-Si结合Al2O3-C滑板,其工艺特点是低温烧成,产品特性是低碳,与常用的Al2O3-C和Al2O3-ZrO2-C滑板相比,具有较高的热态强度,较好的抗热震性和抗氧化性。经大中型钢包的批量使用表明,其连续使用次数是高温烧成Al2O3-C滑板的两倍,与Al2O3-ZrO2-C滑板相当,用后滑板扩孔均匀,拉毛较少,裂纹微细。经残砖分析,认为金属Al-Si结合Al2O3-C滑板使用时的损毁过程可能是:表面工作层的非氧化物首先被氧化,导致结构疏松,强度降低,在铸孔处由高温钢水冲刷引起铸孔扩大,在滑动面处因机械摩擦造成滑动面拉毛。

埋炭热处理时Al_2O_3-SiC-TiO_2-C浇注料的物相演变

为了探明可否通过原位反应在Al2O3-SiC-TiO2-C浇注料中合成碳氮化钛，在Al2O3-SiC-TiO2-C浇注料常规配方中直接加入6％质量分数的TiO，制备了Al2O3-SiC-TiO2-C浇注料，结合1100-1500℃下埋炭热处理后浇注料的物相组成分析结果及热力学计算，研究了Al2O3-SiC-TiO2-C浇注料的物相演变过程。结果表明：在热处理温度为1100℃时，体系内的主要变化为锐钛矿向金红石的转变过程；加热至1200℃后，体系内的单质硅则可以完全与碳反应生成SiC；当温度升至1300℃时，体系内的金红石TiO2开始被还原而转变为Ti3O5，同时铝酸钙水泥的主要组分CaO、Al2O3与SiO2之间也开始相互反应生成钙铝石榴石相；温度升高至1400℃后，莫来石相开始生成，同时Ti3O5继续被还原并氮化转变为碳氮化钛；1500℃时，已经不再有新相生成，但莫来石和碳氮化钛的量明显增多，且晶格发育更加完善。

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.

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 。

加入不同量Al粉和Si粉的低碳Al_2O_3-C滑板的高温力学性能

以板状刚玉、α-Al2O3微粉、石墨、Al粉、Si粉为原料,固定板状刚玉、α-Al2O3微粉、石墨的加入质量分数分别为85%、5%、2%,加入8%(w)不同比例的Al粉和Si粉(Al、Si质量比分别为0∶8、5∶3、3∶5和8∶0),以酚醛树脂为结合剂,制备了低碳Al2O3-C滑板,并研究了该滑板材料于1 500℃保温3 h埋石墨热处理后的热态抗折强度、应力-应变关系和抗热震性,同时分析了其物相组成和显微结构。结果表明,此低碳Al2O3-C滑板材料具有较高的高温强度和优良的抗热震性:当Al、Si质量比从0∶8变为8∶0时,材料在1 400℃的高温抗折强度从10.4 MPa增至32.4 MPa;在6.5 MPa载荷下1 400℃时的最大变形量从215μm降至90μm;1 100℃风冷热震3次后的抗折强度保持率从80%降至65%。这是由于Al、Si在使用的高温下与C、CO和N2反应生成了非氧化物Al4C3、AlN和SiC,这些非氧化物填充在刚玉骨架结构中起增强、增韧作用,有利于提高低碳Al2O3-C滑板材料的高温力学性能。

氮化硅铁在Al_2O_3-C体系中的高温行为

为了研究高温条件下Al2O3-C体系中氮化硅铁的状态,以闪速燃烧合成氮化硅铁、炭黑、刚玉粉为原料,将试样在高温炉中分别加热至1 450、1 500、1 600℃保温5 h,急速水冷后,对其进行XRD和显微结构分析。结果表明:1 450℃烧后试样的物相包含β-Si3N4、α-Si3N4、α-Al2O3和Fe3Si;1 500℃烧后试样的物相为β-Si3N4、SiC、α-Al2O3和Fe3Si;1 600℃烧后试样中Si3N4大部分转变为SiC,其他物相未发生变化。在升温过程中,氮化硅逐渐转化为碳化硅,材料结构致密。

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.

金属Al／Si结合Al2O3-C滑板的使用损毁分析

用XRD、SEM、EDS和化学分析法对金属Al/Si结合Al2O3-C滑板用后的残砖进行了分析,用后滑板的结构可分为原砖带和工作带两部分。原砖带的主要变化特征为:从低温到高温Al、Si逐渐原位反应生成碳化物和氮化物,使滑板由金属结合转变为非氧化物结合,提高了滑板的高温强度和抗热震性;工作带的主要变化特征为:非氧化物逐渐被氧化,使高温强度降低。金属Al/Si结合Al2O3-C滑板使用损毁过程为:工作带中的非氧化物首先被氧化,氧化后结构疏松,强度降低,在铸孔处由高温钢水冲刷引起铸孔扩大,在滑动面处因机械摩擦造成滑动面拉毛。

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。

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。

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。