结合剂对Al_2O_3-MgAl_2O_4-SiC-C质铁沟浇注料性能的影响

以电熔镁铝尖晶石(粒度为5～3mm、3～1mm)和电熔白刚玉颗粒(粒度<1mm)以及白刚玉细粉、碳化硅细粉、活性αAl2O3微粉、Si粉和球状沥青等为主要原料,在保持基料的配比不变的条件下分别采用铝酸钙水泥(w,3%)+SiO2微粉(w,2%)及ρAl2O3(w,4%)为结合剂,振动成型为Al2O3-MgAl2O4-SiC-C试样,室温养护24h后脱模,分别于110℃24h、1100℃3h和1500℃3h(埋炭)条件下热处理,然后测定试样的体积密度、显气孔率、线变化率、抗折强度、耐压强度和抗渣性。试验结果表明:铝酸钙水泥+SiO2微粉结合的浇注料流动性较好,经110℃24h、1100℃3h和1500℃3h(埋炭)热处理后,试样的显气孔率较小,体积密度较大,常温耐压强度和常温抗折强度优于以ρAl2O3为结合剂的;但是,采用铝酸钙水泥+SiO2微粉作结合剂的试样经1500℃埋炭3h处理后的线变化率较大,试样的高温抗折强度和抗侵蚀性能也明显低于ρAl2O3结合试样的。

Si_3N_4-Fe对Al_2O_3-SiC-C质铁沟浇注料性能的影响

利用Si3N4 的优良性质及金属塑性相Fe的作用 ,将其添加到高炉出铁沟用Al2 O3-SiC -C浇注料中 ,以改善材料的力学性能和抗氧化性能。对高温处理后试样强度、显气孔率测试以及对氧化层的SEM分析 ,结果表明 ,添加适量的Si3N4 -Fe ,材料的显气孔率降低 ,强度提高 ,抗氧化性增强。

B_4C加入量对Al_2O_3-SiC-C铁沟浇注料力学性能的影响

以电熔棕刚玉为骨料,碳化硅、白刚玉、硅粉、球沥青、硅微粉、氧化铝微粉及高铝水泥为细粉,按大颗粒、中颗粒、细粉的质量比为55∶15∶30配料,分别外加0、0.2%、0.4%、0.6%的碳化硼细粉,加水和少量减水剂共混后,振动成型为160 mm×40 mm×40 mm的试样。自然干燥24 h脱模后,再自然干燥24 h,在空气气氛中分别于800、1 000、1 200、1 550℃下热处理3 h。检测各温度热处理后试样的线变化率、显气孔率、体积密度、耐压强度、抗折强度以及抗氧化性,高温抗折强度是在空气气氛中于1 400℃0.5 h进行检测,并利用XRD分析部分试样经高温抗折试验后的物相组成。结果表明:由于B4C在较低温度下氧化产生少量液相,一方面促进了材料的烧结,增大了中温强度;另一方面在材料表面形成防氧化膜,阻碍了炭素材料的氧化,利于次生β-SiC的形成,因而增大了浇注料的高温抗折强度。在本试验条件下,B4C加入量为0.4%时,浇注料的力学性能最好。

B_4C外加量对Al_2O_3-SiC-Si_3N_4铁沟浇注料性能的影响

研究了B4C外加量（外加质量分数为0~0.6%）对Al2O3-SiC-Si3N4铁沟浇注料常温物理性能和高温抗折强度的影响。用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪测定了试样的物相组成和显微结构。结果表明：随着B4C加入量的增大,浇注料体积密度和常温强度先增大后减小,显气孔率先减小后增大,高温抗折强度先增大后减小;B4C外加质量分数为0.4%时,浇注料综合性能达到最佳。B4C在材料中的作用主要是促进烧结和防氧化。与未添加B4C试样相比,添加B4C的试样中生成了更多纤维状的O’-SiAlON,且长径比更大。O’-SiAlON的生长机制推断为气-固机制。

热压制备Ti_3SiC_2/MgAl_2O_4复合材料及其性能研究

采用反应热压烧结法制备Ti3SiC2/MgAl2O4复合材料,研究MgAl2O4含量对该复合材料致密化程度、显微结构以及力学性能的影响。结果表明:MgAl2O4和Ti3SiC2两相之间具有很好的化学相容性;MgAl2O4的引入对该复合材料的烧结致密度影响不明显;MgAl2O4晶粒镶嵌在Ti3SiC2晶粒的层片之间,相互穿错搭接,可以有效地阻止裂纹的扩展;适当的MgAl2O4可以改善复合材料的力学性能,当MgAl2O4的质量分数为20%时,其抗弯强度达到421.4 MPa,当MgAl2O4的质量分数为10%时,其断裂韧性达到4.27 MPa.m1/2。

氮化硅铁在Al_2O_3-SiC-C质铁沟浇注料中的防氧化行为

将Al_2O_3-SiC-C系铁沟浇注料及分别添加 8% (质量分数)氮化硅、氮化硅铁的浇注料试样在空气中进行 1500℃ 3h热处理后,分别对氧化层进行形貌(SEM)及能谱分析(EDS),并结合热力学分析了氮化硅铁的防氧化行为:高温氧化气氛下,表面氮化硅铁中的Si3N4首先氧化生成SiO2,构成氧化层的主体;随着铁相材料的氧化,形成的氧化铁不但降低了氧化层的熔点,而且降低了熔体的粘度,增进熔体在材料表面上的润湿性及流动性,形成覆盖于材料表面的氧化层而阻止碳素氧化,使其具有比纯氮化硅更好的防氧化性能;另外,由于氮化硅铁在Al2O3 -SiC-C系材料中加入量少,而且试样内部的铁不是以氧化铁形式存在的,故对材料高温使用性能的影响不大。

氧化物电子陶瓷微波烧结用保温材料MgAl_2O_4-LaCrO_3的研究

报道了一种用于氧化物电子陶瓷微波烧结的保温体材料MgAl2O4-LaCrO3的研究和应用情况.该保温材料解决了许多氧化物电子陶瓷在微波烧结过程中易发生的热应力开裂问题并同时具有使样品均匀烧结成瓷的作用.现已成功地应用该保温体对CoMnNiO系NTC热敏材料;BaTiO3系PTC材料,ZnO掺杂系电压敏材料,LaCrO3基复合材料等氧化物电子陶瓷进行了微波烧结,烧结样品无热应力开裂并成瓷均匀致密.适用的氧化物电子陶瓷微波烧结温度区间最高可至1600℃.

掺杂MgAl2O4的Al2O3陶瓷材料研究

将MgO以MgAl2O4的形式掺杂到Al2O3中,研究MgAl2O4的掺杂量及其在不同烧结工艺条件下,对Al2O3陶瓷烧结性能和显微结构的影响.结果显示:在氧化气氛1 640℃下烧结,掺杂MgAl2O4的Al2O3陶瓷烧结性能较掺杂MgO的Al2O3陶瓷差.而在氢气氛1 640℃下烧结,掺杂MgAl2O4的Al2O3陶瓷烧结性能优于掺杂MgO的Al2O3陶瓷,Al2O3陶瓷的相对密度可达99.1%,但晶粒尺寸分布不均匀,在3 μm～7 μm之间.当采用先在氧化气氛1 450℃下一次烧结后,再在氢气氛1 640℃下进行二次烧结时,发现不仅可以获得致密掺杂MgAl2O4的Al2O3陶瓷材料,而且还可以制备出存在大量长柱状晶粒的Al2O3陶瓷.

纳米粒子MgAl_2O_4尖晶石的合成及负载型La_(0.8)Sr_(0.2)CoO_3/MgAl_2O_4催化剂的性能研究

采用溶胶—凝胶技术 ,聚乙烯醇 ( PVA)为络合剂 ,合成出尖晶石型大比表面纳米粒子Mg Al2 O4 ,用硝酸盐浸渍分解法制备出负载型 La0 .8Sr0 .2 Co O3/ Mg Al2 O4 催化剂 ,以 XRD、BET、TPR、二甲苯完全氧化等手段 ,研究了合成条件对形成的 Mg Al2 O4 性质的影响及催化剂的性能 ,并与负载型 L a0 .8Sr0 .2 Co O3/堇青石、La0 .8Sr0 .2 Co O3/ γ-Al2 O3催化剂进行了对比 .结果表明 ,活性组分在 Mg Al2 O4 载体上是高度分散的 ,负载型 La0 .8Sr0 .2 Co O3/ Mg Al2 O4

感应区熔法制备Al_2O_3/MgAl_2O_4/ZrO_2共晶陶瓷

利用感应区熔法制备了Al2O3/MgAl2O4/ZrO2共晶陶瓷。当坩埚壁温为2200℃、行走速度为2 mm/h时,制备了10 mm×62 mm表面光滑致密的陶瓷样品。扫描电镜微观组织图显示Al2O3相和MgAl2O4相为基体相,ZrO2相以棒状镶嵌在基体中。定向凝固共晶陶瓷硬度和断裂韧性达到12 GPa和6.1 MPa·m1/2,为预烧结体的2倍和1.7倍。气孔和晶界的消失及细小规整ZrO2相在基体中的弥散分布,有效提高了材料的硬度和断裂韧性。

Al2O3/ZrO2/MgAl2O4复相陶瓷的SPS烧结及性能表征

本文以Al2O3、3Y-ZrO2和MgO为原料,采用机械球磨法对粉末进行混合处理,通过放电等离子体烧结技术(SPS:Spark Plasma Sintering)制备了Al2O3/ZrO2/MgAl2O4(AZM)复相陶瓷,研究了MgAl2O4添加量对AZM复相陶瓷微观结构,力学、热学及电学性能的影响。X射线衍射分析表明复相陶瓷物相由α-Al2O3、t-ZrO2和MgAl2O4组成,无其余杂相。SEM断面形貌图显示复相陶瓷的断裂为沿晶断裂和穿晶断裂相结合的复合断裂模式。随MgAl2O4含量增加,复相陶瓷断裂韧性由12 MPa m1/2(MgAl 2O 4体积比: 0v.%)增加至17.48 MPa m 1/2(20v.%)后逐渐减小为14.46 MPa m 1/2(40v.%);维氏硬度由21 GPa(0v.%)逐渐降低至15.3 GPa(40v.%);同时,常温热导率由9.3 W/(m K)(20v.%)逐渐降低到7.6 W/(m K)(35v.%);热膨胀系数无明显变化。此外,200 ℃下AZM30(MgAl2O4体积比30v.%)和ZTA复相陶瓷电阻率分别为6.6 × 10^8 Ω cm和3.3 × 10^9 Ω cm。

钾负载量对CuO/K2CO3/MgAl2O4催化剂高温NOx储存还原性能的影响

制备了适用于高温氮氧化物储存还原(NSR)反应的Cu O/K_2CO_3/MgAl_2O_4非贵金属催化剂,考察了钾负载量对催化剂NSR性能的影响,发现钾主要以高分散K_2CO_3和体相K_2CO_3的形式存在.在稀燃条件下,NOx在体相K_2CO_3上形成了高温稳定的硝酸盐物种,而高分散K_2CO_3上形成的硝酸盐的高温稳定性则较差.当钾负载量较低时,催化剂的NOx储存能力有限,K_2CO_3主要以高分散形式存在,稀燃阶段形成的硝酸盐的热稳定性较低,高温NSR活性较低;而钾负载量过高时,K_2CO_3则会覆盖Cu O活性位,从而降低催化剂的NSR活性.在450℃的高温条件下,钾负载量为10%时,所制备催化剂的NOx储存还原能力最佳,NOx还原效率达到99.9%,是一种具有潜在应用前景的高温NSR催化剂.

ZrO2原料对Al2O3-Cr2O3质浇注料的影响

在Al_2O_3-Cr_2O_3质浇注料中添加各种ZrO_2,进行了残余线膨胀收缩率、高温线膨胀率、侵蚀试验和热震试验,研究了其对浇注料特性的影响。从试验结果可知,Al_2O_3-Cr_2O_3质浇注料中含有的ZrO_2的去稳定化对浇注料的性能具有很大影响。

MgAl2O4∶Er^3+,Yb^3+荧光粉的制备及其上转换发光性能

以尿素为沉淀剂,采用低温水热法结合煅烧过程制备出MgAl2O4∶Er^3+,Yb^3+上转换荧光粉,并对样品的结构、微观形貌及上转换发光性能予以表征。结果表明,随尿素加入量的增大,产物主形貌由六角片状结构向纳米棒状转变,经1100℃煅烧可得纯相镁铝尖晶石结构,且Er^3+和Yb^3+能有效进入MgAl2O4晶格并占据Mg^2+位置形成均匀固溶体。在980 nm光激发下,MgAl2O4∶1.0%(n/n)Er^3+,x%(n/n)Yb^3+(x=0~8.0)荧光粉表现出在524、545 nm处绿光以及658 nm处的强红光发射,红绿光强度均在5.0%(n/n)Yb^3+掺杂时达到最大,但红绿光强度比却在7.0%(n/n)Yb^3+掺杂时达到最大值5.2,这归因于Er^3+-Er^3+之间交叉弛豫(CR)在红光发射过程中所起的重要作用。通过控制荧光粉中Yb^3+的掺杂量,能初步实现对于黄绿光色度的有效调控。

液相浸渗法制备CaAl12O19/（MgAl2O4-Al2O3）复相陶瓷

采用液相浸渗法制备了CaAl12O19/(MgAl2O4-Al2O3)复相陶瓷。研究了不同原料物质的量比(n(α-Al2O3)∶n(MgO)=1∶1、2∶1、3∶1、4∶1)对复相陶瓷的物相组成、显微结构和性能的影响。结果表明:试样中的MgAl2O4均不是理论配比,Al2O3含量不足时,生成了Ca12Al14O33和CaAl4O7。与未浸渗试样对比,生成的低熔点Ca12Al14O33可能促进了MgAl2O4晶粒的生长和发育;板片状CaAl12O19的生成虽然降低了试样的体积密度,但其强度反而增大,起到了增强、增韧的作用。随着复相材料中Al2O3含量的增加,试样的体积密度和抗折强度均逐渐增大。

区熔法制备Al_2O_3/MgAl_2O_4共晶陶瓷

利用感应区熔法制备了Al2O3/MgAl2O4共晶陶瓷。当坩埚壁温为2150℃、行走速度为5 mm/h时,获得了10 mm×104 mm表面光滑的圆棒。结果表明共晶陶瓷由Al2O3相和MgAl2O4相组成,分别按照(110)(311)晶面生长;Al2O3相为基体相,MgAl2O4相以非连续的片状均匀地分布在基体相之中。定向凝固共晶陶瓷的密度是理论值的99%;硬度和断裂韧性分别达到18.7 GPa和3.74 MPa·m1/2,约是预烧结体的2倍。气孔和界面非晶相的消失以及以单晶形态存在的Al2O3基体相,有效提高了材料的硬度和断裂韧性。

共沉淀-真空冷冻干燥法制备纳米MgAl_2O_4粉体

以硝酸镁和硝酸铝为主要原料,NH3·H2O为沉淀剂,用均相混合物共沉淀法制得镁铝混合均匀的溶胶,再用真空冷冻干燥(VFD)方法在-50℃,13.3Pa的真空度下制得MgAl2O4的前驱体粉体。用TG-DSC、XRD、TEM及Autosorb-1-M等仪器研究了热处理温度及反应体系的pH值对镁铝均匀混合纳米粉体材料的物相转变、显微形貌、表面性能等的影响。研究表明:控制溶液的pH值在9.0附近,采用共沉淀-真空冷冻干燥方法,可制得粒径小、比表面积大的MgO-Al2O3二元混合纳米粉体,且其起始尖晶石化温度在600℃,经过1000℃2h处理后,已全部转变成粒径为50nm左右的纳米尖晶石,比传统制备镁铝尖晶石的温度低500～600℃。

α和γ晶型Al_2O_3对含MgAl_2O_4尖晶石耐火水泥制备的影响

含有MgAl2O4尖晶石的氧化铝耐火材料的使用导致工业用耐火涂层的寿命和产品质量获得重要突破。用活性氧化铝和白云石已经获得含有原位形成的尖晶石相的耐火水泥。和α晶型相比,γ-Al2O3在纯MgAl2O4尖晶石的合成和烧结方面具有优势。文中以两种晶型氧化铝作为原料,与白云石制备耐火水泥,对其效果进行比较。

Si3N4对Al2O3-尖晶石-SiC-C铁沟料性能的影响

本文采用电熔刚玉、镁铝尖晶石、SiC、球状沥青和Si3N4为主要原料，借助XRD和EDAX分析技术，研究了Si3N4加入量对Al2O3-尖晶石-SiC-C质出铁沟浇注料常温物理性能和抗渣性能的影响。结果表明：随着Si3N4加入量的增加，浇注料的显气孔率变化不大，体积密度逐渐减小，1100℃及1500℃埋炭烧成后的抗折和耐压强度逐渐增大，当Si3N4加入量超过4％（质量分数，下同）时，浇注料的体积密度有所增大，抗折和耐压强度显著提高；浇注料在埋炭气氛下抗渣性能优良，氧化气氛下的侵蚀指数明显增大，且随着Si3N4加入量的增加，浇注料的侵蚀指数呈现出先增大后减小的趋势。本文对浇注料的性能变化进行了探讨。

Kinetics and Mechanism of Oxidation Induced Contraction of MgAl2O4 Spinel Carbon Composites Reinforced by Al4C3 in situ Reaction

Kinetics and mechanism of oxidation induced contraction of MgAl2O4 spinel carbon composites reinforced by Al4C3 in situ reaction were researched in air using vertical high temperature thermal dilatometer from 25℃to 1400℃.It is shown that oxidation induced contraction of MgAl2O4 spinel carbon composites reinforced Al4C3 in situ reaction is the common logarithm of oxidation time t and the oxygen partial pressure P inside MgAl2O4 spinel carbon composites reinforced by Al4C3 in situ reaction in air at 1400℃is as follows:P=F(-2.75×10^-4A+2.13×10^-3)lnt.The nonsteady diffusion kinetic equation of O2 at 1400℃inside the composites is as follows:J=De lnt.Acceleration of the total diffusional?flux of oxygen inside the composites at 1400℃is in inverse proportion to the oxidation time.The nonsteady state effective diffusion coefficient De of O2(g)inside the composites decreases in direct proportional to the increase of the amount of metallic aluminium.The method of preventing the oxidation induced contraction of MgAl2O4 spinel carbon composites reinforced by Al4C3 in situ reaction is to increase the amount of Al.The slag erosion index of MgO-Al2O3 spinel carbon composite reinforced by Al4C3 in situ reaction is 0.47 times that of MgO-CaO brick used in the lining above slag line area of a VOD stainless steel-making vessel.HMOR of MgO-Al2O3 spinel carbon composite reinforced by Al4C3 in situ reaction is 26.7 MPa,HMOR of the composite is 3.6 times the same as that of MgO-CaO brick used in the lining above slag line area of a VOD vessel.Its service life is two times as many as that of MgO-CaO brick.