鱼雷罐用微气孔高强度Al2O3-SiC砖的研制与应用

以特级矾土（粒度分别为5～3mm、3-1mm、≤1mm、≤0．088mm）、工业SiC（粒度≤1mm）、电熔刚玉（粒度分别为3～1mm和≤0．088mm）和软质黏土粉（粒度≤0．088mm）为原料，按常规生产工艺制备鱼雷罐用烧成A12O3-SiC砖，研究了粒度组成以及硅微粉、活性氧化铝微粉、蓝晶石微粉和红柱石微粉4种添加剂及其加入量（分别为3％、5％和8％）对Al2O3-SiC砖显气孔率、孔径分布和强度的影响，并在钢厂鱼雷罐上对研制的Al2O3-SiC砖进行了实际使用试验。结果表明：以颗粒紧密堆积理论为基础设计原料的粒度组成，加入合适种类和数量的添加剂，能够生产出强度大，显气孔率低，气孔孔径小且分布窄的Al2O3-SiC砖；研制的Al2O3-SiC砖在钢厂鱼雷罐上使用时具有良好的抗渣侵蚀性和抗铁水冲刷性，粘渣少且易清除，使用寿命比普通Al2O3-SiC-C砖延长34．5％。

添加Si粉和Si3N4粉对Al2O3-SiC材料抗侵蚀性的影响

以40%～46%(质量分数,下同)的烧结刚玉(8～1 mm)和30%的碳化硅(0.5～0.074 mm)为主要原料,SiO2微粉(d50=2μm)、高铝水泥、α-Al2O3微粉(d50=4μm)等为辅助原料,Si粉(≤0.074 mm)和Si3N4粉(≤0.074 mm)为添加剂,外加定量的水和分散剂而制成Al2O3-SiC复合材料。利用回转侵蚀试验研究了分别添加3%和6%的Si粉或Si3N4粉对Al2O3-SiC复合材料抗高炉渣(碱度为1.3)侵蚀性能及表面致密层状况的影响。试验结果表明:添加Si粉有利于试样表面致密层的形成,明显改善其抗侵蚀性能,且随着Si粉添加量增加,致密层厚度增加;而添加Si3N4粉对表面致密层的形成和改善抗渣性能并没有明显贡献。

结合剂对Al2O3-SiC-C质铁沟浇注料性能的影响

研究了铝酸钙水泥、铝酸钙水泥/SiO2微粉、-αAl2O3微粉以及-αAl2O3微粉/SiO2微粉4种结合剂对Al2O3-SiC-C质浇注料性能的影响。结果表明,加入-αAl2O3微粉结合剂的材料性能最好,可以获得性能良好的铁沟浇注料。

添加La2O3对粉煤灰合成Al2O3-SiC复合粉体的影响

以粉煤灰和活性炭为原料,通过碳热还原反应在Ar气氛下合成Al_2O_3-SiC粉体,探究了一条低成本合成Al_2O_3-SiC粉体的可行途径。研究了添加La_2O_3对合成过程的影响。采用XRD和SEM表征了材料的物相组成和显微形貌。结果表明:当粉煤灰与活性炭质量比为100∶44,在1 550℃下保温5h,添加6%(质量分数)的La_2O_3时,可合成性能良好的Al_2O_3-SiC粉体,颗粒分布均匀,平均粒径为0.5~1μm,较不添加La_2O_3合成温度降低约50℃。

铝镁合金对Al2O3-SiC-Al复合材料组成的影响

借助电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)分析,研究铝镁合金对Al2O3-SiC-Al复合材料组成及微观结构的影响。结果表明,加入金属铝粉,Al2O3-SiC-Al复合材料中各组成相之间无界面反应,形成了性能良好的Al2O3-SiC陶瓷骨架;加入铝镁合金,高温下复合材料基质中的Mg,Al和氧化的SiC之间发生反应,SiC中的Si被还原出来,并且在SiC颗粒表面形成了MgO-Al2O3-SiO2相,该混合相包裹在SiC颗粒表面,与熔铝氧化渗透合成的Al2O3-SiC-Al复合材料中的Al2O3-SiC陶瓷骨架的结合情况有所不同。

Al2O3-SiC复相粉对Al2O3-SiC-C材料性能的影响

以电熔白刚玉(3～1、≤1、≤0.044 mm)、Al2O3-SiC复相粉(d50≤5μm)、α-Al2O3微粉(d50=1.2μm)、SiC粉(≤0.044 mm)、鳞片石墨(≤0.088 mm)、Si粉(d50=42.8μm)和B4C(d50≤10μm)为主要原料,热固酚醛树脂为结合剂,研究了分别用4%、8%、12%、16%质量分数的Al2O3-SiC复相粉等比例取代α-Al2O3微粉和SiC细粉对Al2O3-SiC-C试样在180℃固化后和1 000、1 500℃埋焦炭热处理后的显气孔率、体积密度、常温抗折强度、常温耐压强度、高温抗折强度(1 400℃)、抗热震性(1 100℃,水冷)以及抗氧化性(1 000、1 500℃)的影响。结果表明:随Al2O3-SiC复相粉加入量的增加,试样经180℃固化后常温性能下降,1 000℃热处理后常温性能变化不大,1 500℃热处理后除耐压强度显著提高外,其余各项常温性能变化不大;而高温抗折强度下降,抗热震性明显提高,试样经1 500℃氧化后的抗氧化性以加入4%质量分数复相粉的最佳。其原因可能是由于该复相粉的粒度更细,反应活性更高,其氧化层中更易生成莫来石,形成表面致密层从而有效地阻碍氧气向材料内部扩散。

六偏磷酸钠掺入量对Al2O3-SiC-C质铁沟浇注料性能的影响

以棕刚玉为骨料,碳化硅、白刚玉粉、氧化铝微粉、六偏磷酸钠等为辅料制备Al2O3-SiCC质铁沟浇注料,研究了六偏磷酸钠掺入量(0.05%~0.20%,质量分数)对浇注料致密性、力学性能和热力学性能的影响。结果表明:在110℃干燥及1450℃烧成条件下,随着六偏磷酸钠掺入量的增加,浇注料试样的体积密度、耐压强度和抗折强度先增大后减小,显气孔率则先减小后增加;掺入0.10%六偏磷酸钠试样的线膨胀系数大于掺入0.15%六偏磷酸钠试样的;在低于1150℃测试温度下,试样的导热系数随六偏磷酸钠掺入量的增加先增大后减小。综合考虑各项因素,六偏磷酸钠最佳掺入量为0.10%~0.15%。

铁水包用Al2O3-SiC浇注料的研制

为提高铁水包的整体使用寿命，研制了高性能的铁水包用Al2O3--SiC浇注料，着重研究了碳化硅、水泥以及硅微粉的加入对Al2O3-SiC浇注料性能的影响，并分析了Al2O3-SiC质浇注料的工业应用情况。

添加Al2O3-SiC复相粉体对高炉用炮泥性能的影响研究

本文以棕刚玉、Si C粉、粘土、蓝晶石粉、焦炭粉、沥青粉和Fe-Si_3N_4为原料,以焦油为结合剂,分别添加不同质量分数(0、2%、5%、10%、15%和20%)的自制Al_2O_3-Si C复相粉体制备得到无水炮泥,并对其体积密度、显气孔率、抗折强度和抗渣性能进行了研究。通过SEM研究了炮泥试样的抗渣侵后产物的显微结构,探讨了不同添加量的Al_2O_3-Si C复相粉体对炮泥性能的影响。研究表明:Al_2O_3-Si C复相粉体的添加量为10%时,制备的炮泥试样抗折性能最好。在还原气氛下,添加Al_2O_3-Si C复相粉体的炮泥具有良好的抗渣性能。

不同碳源对Al2O3-SiC-C铁钩料性能的影响

研究不同碳源下Al2O3-SiC-C铁钩料的性能。分别以球沥青、焦炭和炭黑为碳源,比较了常温下三者的显气孔率、抗折和抗压强度。结果表明,不同种类碳源将对试样的气孔率和抗折强度产生不同程度的影响。

纳米Al_2O_3对Al_2O_3-SiC-C浇注料性能的影响

以电熔致密刚玉、碳化硅、沥青等为主要原料,研究了加入纳米Al_2O_3对Alpha-bond结合的Al_2O_3-SiC-C质铁沟浇注料性能的影响。随着细粉预混法引入的纳米Al_2O_3的增加,流动值相近时,浇注料加水量有所增加,常温抗折强度和耐压强度变化趋势不明显;高温抗折强度在纳米Al_2O_3加入量为0.5%(质量分数,下同)时最高,提高幅度为4%,但随着加入量的继续增加,呈降低趋势。静态坩埚抗渣实验表明:含纳米Al_2O_3的浇注料,其抗渣侵蚀性没有得到改善;在加入1.0%纳米Al_2O_3时,抗渣渗透性得到提高。引入的纳米Al_2O_3使得材料在高温处理后更易生成莫来石相。

硅溶胶固含量对Al_2O_3-SiC浇注料性能的影响

以5～3、3—1和≤1mm的特级矾土熟料及≤1mm的SiC为骨料，以白刚玉粉（≤0．074mm）、SiC粉（≤0．088mm）、活性α-Al2O3微粉和SiO2微粉为基质，在Al2O3-SiC浇注料常规配方的基础上，研究了硅溶胶固含量对浇注料性能的影响。结果表明：随着硅溶胶固含量的增加，浇注料的流动性逐渐增大，初凝时间逐渐缩短，显气孔率略有减小，110和815℃热处理后抗折强度和耐压强度略有增大，1100和1400℃热处理后抗折强度和耐压强度略有减小，抗渣性能有所增强。

热处理温度对Al_2O_3-SiC-Al复合材料性能和结构的影响

利用金属Al在高温下转化成Al和Al2O3的三维骨架来结合Al2O3-SiC复合材料,并借助XRD、EPMA等方法对Al2O3-SiC-Al复合材料性能和显微结构进行了研究。结果表明:(1)试样在空气中进行热处理,试样的强度随着热处理温度的升高逐渐增强,Al的含量逐渐降低,但1600℃热处理后试样仍有少量Al存在。(2)试样的结合方式随着热处理温度的升高而发生改变,当温度低于500℃时,为结合剂的物理结合;试样中金属Al熔化但未发生大规模氧化时,其结合主要为金属结合和少量的陶瓷结合;随着热处理温度的升高,陶瓷结合比例逐渐增大,试样的强度迅速增大,并在1100℃几乎完全转化为Al2O3陶瓷结合,试样的强度达到最大;但热处理温度为1600℃,界面反应强烈,试样的强度下降。

Al_2O_3-SiC系制品中添加物α-Cr_2O_3的行为

以电熔刚玉和SiC为基料的制品中添加适量亚微米级的绿铬 (α Cr2 O3)时 ,烧成过程中α Cr2 O3生长到 1～ 5μm ,并与刚玉表面接触区发生互扩散行为。SiC在氧化层中氧化并形成玻璃纤维 ,使氧化层的组分变为Al2 O3-Cr2 O3-SiO2 系。所形成的高硅质液相能促进 (Al2 -x,Crx)O3固溶体析晶 ,晶体呈较大的六方柱状自形晶 ,长度达 5～ 2 0 μm ,长径比 ( )为 5～ 1 0。但此液相中不含Cr2 O3。

Al_2O_3-SiC复相陶瓷凝胶注模成型工艺因素的研究

研究了凝胶注模成型的各种工艺因素对Al2O3-SiC复相陶瓷悬浮体的黏度和固化时间的影响。结果表明：控制溶液的pH值为7～8时，采用2％（wB）的ADS1分散剂，可制备出固相体积分数为60％，黏度为640mPa·s的悬浮体；随成型温度的升高，悬浮体的固化时间逐渐缩短；随着引发剂尤其是催化剂加入量的增加，悬浮体的固化时间明显缩短。

电熔镁砂加入量对Al_2O_3-SiC-C浇注料性能的影响

以电熔棕刚玉颗粒（粒度为5～3mm、3～1mm，≤1mm）、电熔白刚玉细粉（≤0．088mm）、SiC颗粒（≤1mm）和细粉（≤O．088mm）、电熔镁砂细粉（≤0．088mm）、活性α-Al2O3微粉、SiO2微粉、Si粉和球状沥青为主要原料，以纯铝酸钙水泥为结合剂，配制成电熔镁砂细粉加入量（质量分数）分别为0、3％、6％、9％、12％的出铁沟用Al2O3-SiC-C浇注料，经振动成型、养护、脱模、100℃24h烘干后，分别于1100℃3h、1450℃3h热处理，测定处理后试样的体积密度、显气孔率、烧后线变化率、抗折强度、抗高炉渣侵蚀性和抗氧化性，并分析其物相组成和显微结构。结果表明：随着电熔镁砂加入量的增加，试样的显气孔率提高，体积密度、抗折强度和抗氧化性降低，抗渣性变化不大；1450℃3h处理后试样物相主要由3C—SiC、6H—SiC、刚玉、方镁石以及反应生成的尖晶石和莫来石组成，且随着电熔镁砂加入量的增加，尖晶石和莫来石的生成量也增加；在侵蚀面附近，刚玉颗粒边缘生成了厚度约80μm的尖晶石层。

高炉出铁沟用Al_2O_3-SiC-C质浇注料的研究进展

介绍了Al2O3、SiC和碳3种主要原料在Al2O3-SiC-C质浇注料中的作用,详细综述了不同氧化物及非氧化物添加物、结合剂、粒度分布及分散剂对其性能的影响及机理,分析了Al2O3-SiC-C质浇注料未来的发展趋势,并提出了将来可能的研究方向。

Al_2O_3-SiC-C质热态湿式喷射浇注料的研究

以氧化铝微粉(为5.3μm和1.4μm两种粒度)、硅灰、碳化硅、沥青、硅粉、铝酸钙水泥和致密刚玉颗粒为原料,研究了防爆纤维和沥青加入量以及微粉、铝酸钙水泥和镁盐促凝剂加入量对热态施工的Al_2O_3-SiC-C质湿式喷射浇注料抗爆裂性能的影响;同时在致密刚玉骨料和碳化硅含量不变的情况下,分别改变沥青、水泥、硅粉的含量和两种粒度氧化铝微粉的质量比,研究了它们对浇注料粘结强度的影响。结果表明:当两种粒度氧化铝微粉的质量比为1:1时,对湿式喷射浇注料的减水、抗爆裂和抗剥落的作用效果较好;沥青和水泥对湿式喷射浇注料在喷补面的附着结合起到重要作用,当铝酸钙水泥含量为2.5%、沥青为2%时,粘结性能较好。研制的热态施工湿式喷射浇注料在4350m3高炉主沟上的使用结果证明:热态喷射施工没有出现明显的爆裂现象,喷射浇注料层在整个使用过程中都与原始层粘附牢固,喷射一次通铁量达到了3.06万t。

高纯二氧化硅微粉含量对Al_2O_3-SiC-C铁沟渣线浇注料性能的影响

以棕刚玉颗粒(15～8 mm,8～5 mm,5～3 mm,3～1 mm),板状烧结刚玉(1～0 mm),碳化硅(3～1 mm,≤1 mm,≤0. 063 mm)、白刚玉粉,活性氧化铝微粉和高纯二氧化硅微粉以及单质硅粉和球状沥青等为主要原料,制备了出铁沟渣线用Al_2O_3-SiC-C质浇注料,并研究了高纯硅微粉含量对其流动性及高温使用性能的影响。结果表明:随高纯硅微粉含量的增加,浇注料的初始流动性基本呈增加趋势,且其流动值的保持时间延长。随高纯硅微粉含量的增加,浇注料的热态抗折强度呈增加趋势,且抗侵蚀性也会增强。

Al_2O_3-SiC纳米复合陶瓷的准分子激光表面改性

采用 Xe Cl准分子激光器 (波长 3 0 8nm)照射 Al2 O3 -Si C纳米复合陶瓷试样 ,能量密度在 0 .8～ 6.0 J/ cm2 范围内。照射后 ,表面缺陷消除 ,形成连续分布的光滑平整的熔化层 ,并出现亚稳相 γ-Al2 O3 。由于表面形貌的改善和结构的变化 ,使表面韧性 K1c得到提高。