SiC聚合物前驱体和Zn粉复合对Al_(2)O_(3)-C不烧滑板材料性能的影响

为提高Al_(2)O_(3)-C不烧滑板材料的中低温强度,首先将质量比为1∶0.15∶2.7∶0.03的蔗糖、六水合硝酸镍、正硅酸乙酯、草酸水溶液依次添加至乙醇水溶液中,经110℃干燥18 h后得到SiC聚合物前驱体,然后以板状刚玉、α-Al_(2)O_(3)微粉、鳞片石墨为主要原料,复合添加SiC聚合物前驱体和Zn粉,在150 MPa下压制成150 mm×25 mm×25 mm的坯体试样,经180℃固化24 h后,在埋碳条件下经600、800、1000、1200和1400℃热处理3 h。研究了SiC聚合物前驱体和Zn粉复合添加对Al_(2)O_(3)-C材料性能的影响。结果表明:SiC聚合物前驱体和Zn粉的最佳添加量(w)分别为4.5%和1.5%,此时Al_(2)O_(3)-C材料综合性能最优。低温时Zn粉熔融,在材料体系中形成金属结合相;中温时SiC聚合物前驱体发生热解反应及Zn粉气化的催化作用,使体系形成SiC纤维结合相;二者共同作用,赋予Al_(2)O_(3)-C不烧滑板材料较高的中低温强度,克服了现有材料使用过程中因强度过低导致的失效问题。

Al/Si复合粉包覆改性刚玉颗粒对Al_(2)O_(3)-C材料性能的影响

首先,以3~1 mm的板状刚玉颗粒,Al粉、Si粉质量比分别为4∶0、3∶1、2∶2的Al/Si复合粉,以及酚醛树脂-乙二醇混合液为原料,通过搅拌、180℃烘烤、解体制成Al/Si复合粉包覆改性板状刚玉颗粒。然后,按常规工艺制备Al_(2)O_(3)-C试样,检测试样的常温和高温性能,分析试样的物相组成和显微结构。结果表明:1)在Al_(2)O_(3)-C材料中加入Al/Si复合粉包覆改性刚玉颗粒,可提高材料的致密度、常温强度、高温强度、抗热震性和抗氧化性;Al/Si复合粉中Al粉、Si粉的质量比以3∶1最佳。2)改性板状刚玉颗粒表面的Al粉和Si粉填充在颗粒表面的凹陷处,提高了试样的成型致密度以及烘烤后和埋炭热处理后试样的致密度、强度和抗氧化性;高温埋炭热处理后,这些Al粉和Si粉反应生成AlN、Al_(4)C_(3)、SiC等非氧化物,增强了改性刚玉颗粒与基质的结合,提高了试样的抗热震性和强度。

ZrC改性石墨对低碳Al_(2)O_(3)-C耐火材料结构与性能的影响

为解决目前低碳Al_(2)O_(3)-C耐火材料性能下降、寿命缩短等问题,以Zr粉和鳞片石墨为原料,以NaCl和NaF为熔盐介质,在氩气气氛中于1000℃保温3 h合成了ZrC改性石墨。然后以电熔白刚玉、α-Al_(2)O_(3)粉、Al粉、Si粉、鳞片石墨和ZrC改性石墨为原料,以酚醛树脂为结合剂制备了低碳Al_(2)O_(3)-C耐火材料试样。研究了ZrC改性石墨添加量(加入质量分数分别为0、1%、3%、5%)对低碳Al_(2)O_(3)-C耐火材料的物相组成、显微形貌、物理性能的影响。结果表明:与仅添加鳞片石墨的试样相比,引入1%~3%(w)的ZrC改性石墨可显著提高低碳Al_(2)O_(3)-C耐火材料试样的力学性能,但是当引入5%(w)的ZrC改性石墨时,降低了其性能。添加3%(w)ZrC改性石墨时,试样的力学性能最优,其常温抗折强度和常温耐压强度分别为22.3和97.5 MPa。

Mg粉对Al_(2)O_(3)-C滑板材料性能的影响

以板状刚玉、α-Al_(2)O_(3)微粉、鳞片石墨和Mg粉为原料,以酚醛树脂为结合剂,制备了添加Mg粉的Al_(2)O_(3)-C材料,研究了不同温度埋炭处理后(600~1400℃)Mg粉对不烧Al_(2)O_(3)-C材料性能的影响。结果表明:金属Mg活性高,Mg在600℃即可与O_(2)、CO或CO_(2)反应生成MgO陶瓷相,保护树脂碳不被氧化,且原位形成的MgO陶瓷相形成了紧密结合,产生强化作用,使不烧Al_(2)O_(3)-C材料的中低温强度提高;在1000~1400℃,MgO和Al_(2)O_(3)生成MgAl_(2)O_(4),且MgAl_(2)O_(4)的晶粒尺寸和生成量随着温度的升高而增加,对材料有增强作用;但1400℃烧后试样的强度明显下降,这是由于生成MgAl_(2)O_(4)产生膨胀致使材料中产生了微裂纹。

Al_(2)O_(3)-C滑板结合体系的研究进展

综述了Al_(2)O_(3)-C滑板的结合体系,概括了近年来国内外有关改善其结合性能的研究,主要包括Al_(2)O_(3)-C滑板结合剂酚醛树脂的改进和陶瓷相结合两个方面,并展望了Al_(2)O_(3)-C滑板结合系统可能的发展方向。

纳米材料改性低碳Al_(2)O_(3)-C耐火材料的研究现状

传统Al_(2)O_(3)-C耐火材料具有优异的抗剥落性、抗渣性和抗热震性,被广泛应用于钢铁生产。随着洁净钢冶炼工艺的发展,传统Al_(2)O_(3)-C耐火材料较高的碳含量已无法满足其生产标准,而降低Al_(2)O_(3)-C耐火材料中的碳含量又会导致材料的抗热震性能和抗侵蚀性能的下降。为了解决这些问题,研究人员尝试向耐火材料基质中直接加入或原位生成纳米材料,来提高Al_(2)O_(3)-C耐火材料的高温服役性能。综述了近年来纳米碳材料和纳米陶瓷相对低碳Al_(2)O_(3)-C耐火材料基质改性的研究现状,展望了今后该领域的研究方向。

Fe/Al_2O_3复合材料的制备和性能

用石墨埋烧方法制备Fe/Al_2O_3复合材料,对其力学性能和微观结构进行了分析。结果表明:Fe/Al_2O_3复合材料的弯曲强度与断裂韧性均随Al_2O_3含量的升高先升高后降低,当Al_2O_3含量(质量分数)为70%时,其弯曲强度与断裂韧性分别达到602.49 MPa和9.33 MPa·m^1/2,其硬度随Al_2O_3含量先降低后升高。在烧结过程中在Fe颗粒周围形成一种成分为FeO与FeAl_2O_4的壳体,在壳体与Fe颗粒之间存在微裂纹缺陷。壳体的形成和壳体与金属颗粒间的微裂纹钝化了外部应力,从而提高了复合材料的韧性。