放电等离子烧结合成单相MgAlON材料

以氮化铝、富铝镁铝尖晶石和氧化铝为原料 ,用放电等离子烧结 (SPS)技术合成了单相MgAlON,研究了其显微结构 ,并与用传统的无压烧结 (PLS)技术制备的单相MgAlON材料在显微结构和断裂行为上做了比较。结果表明 :用SPS法在 170 0℃保温 1min的条件下合成出的单相MgAlON材料 ,显微结构比用PLS法合成的更加均匀致密 ,且晶粒细小 ;前者的断裂模式主要是穿晶断裂 ,后者的断裂模式则主要是沿晶断裂。

Si-B_4C复合抗氧化剂对MgAlON材料高温氧化行为的影响

研究了Si-B4 C复合抗氧化剂对MgAlON材料高温氧化行为的影响。通过对氧化后试样脱色层的厚度、相组成、氧化产物中尖晶石相的晶格常数及显微结构的研究发现 ,该复合抗氧化剂能显著改善MgAlON材料的高温抗氧化性能。抗氧化机理在于 :在相对较低的温度 (1 1 0 0℃以下 )下 ,SiO2 和B2 O3作用形成低粘度、低挥发性、低氧扩散系数的硼硅酸盐玻璃而有效地封闭气孔和裂纹 ;在较高温度下 ,硼硅酸盐玻璃中的SiO2 和B2 O3又能和MgAlON氧化产物中的α Al2 O3作用 ,形成由莫来石和Al18B4 O33构成的致密氧化物层 。

浸入式水口MgAlON质内衬材料的抗Al2O3附着性研究

浸入式水口在连铸过程中，特别是多炉连铸铝镇静钢时，由于Al2O3在水口内壁附着引起堵塞问题。研究了无碳无二氧化硅的MgAlON质耐火材料，考察了MgAlON—Al2TiO5、MgAlON—BN、Al2O3-C、CaO-ZrO2-C材料的抗Al2O3附着性。结果表明，MgAlON-AT复合材料的抗舢203附着性和抗钢水侵蚀性均优于其它材料．

原位反应烧结法制备MgAlON复合材料

实验原料选用高纯电熔镁砂（粒径3-1 mm）;α-Al_2O_3（活性）微粉（粒径≤5μm）;电熔镁铝尖晶石（粒径≤1mm）;Al粉（粒径≤0.088 mm）;化学纯Mg O（粒径≤0.04μm）和少量的活性材料,氮化气氛下原位反应制备MgAlON复合材料,考察了氮化烧结后试样的常规性能、物相组成、显微结构。结果表明：1500℃下,氮化气氛中耐火基质料为Al-Al_2O_3-Mg O系的混合粉可以通过原位反应制备MgAlON复合材料;骨料种类的不同,不影响MgAlON矿相的生成。且Mg Al2O4-MgAlON材料的烧结性能及氮化效果较好,常温强度也较高。试样骨架结构是骨料大颗粒在烧结中形成的,骨架中填充着反应合成的MgAlON晶粒和骨料小颗粒,使得烧成后的试样内部结构致密;微晶结构以及晶须的存在有利于提高材料的常温力学性能。

矾土基MgAlON复合材料的制备及性能研究

选用登封轻烧矾土(Al2O3含量为85wt%)、电熔镁铝尖晶石、高纯电熔镁砂、Al粉和少量的活性材料氮化气氛下制备矾土基Mg Al ON复合材料,考察了Mg Al ON含量及烧成温度对制备矾土基Mg Al ON复合材料性能的影响。结果表明:随着Mg Al ON加入量的增加,显气孔率、线变化率及增重率逐渐增大,材料体积密度逐渐减少,常温抗折强度呈上升趋势;随着烧成温度的提高,试样的体积密度略有减小,显气孔率增大,常温抗折强度逐渐增大,1500℃下氮化烧成的制品性能最好;矾土基Mg Al ON复合镁铝尖晶石材料比矾土基Mg Al ON复合镁质材料密度大,强度高,氮化效果好。

MgAlON复合材料的抗氧化性分析

实验原料为电熔镁铝尖晶石、高纯电熔镁砂、登封轻烧铝矾土、Al-Al_2O_3-MgO混合细粉;少量助烧剂。将原料混练均匀,压制成型放入高温氮化炉烧成,将烧成后试样分为粉料和块状进行抗氧化性实验。测定了试样的氧化增重率、TG-DTA曲线、氧化后试样的表观特征、氧化前后试样的物理性能。试验结果表明:相同工艺条件下制备的MgAlON结合尖晶石复合材料的抗氧化性优于MgAlON结合MgO复合材料的抗氧化性;同种骨料的试样,矾土基MgAlON复合材料试样的抗氧化性优于氧化铝基MgAlON复合材料试样的抗氧化性;MgAlON结合尖晶石复合材料经等温氧化后,其常温力学性能无明显降低。

MgAlON系复合材料的热震稳定性分析

研究了不同骨料、不同基质及不同热震冷却方法对MgAlON系复合材料热震稳定性的影响。实验原料为骨料、基质料、结合剂(糊精),压制成型后1500℃高温氮化烧成。先测定烧成后试样的抗折强度;然后将试样1000℃埋碳处理后降至室温风冷循环三次,测其抗折强度;再将试件加热保温到设定温度后立即取出,放入循环水中进行水冷后测定其抗折强度σf;并计算热震前后试样残余强度保持率;利用SEM观察试样热震后的显微结构特征。实验研究表明:MgO-MgAl 2O 4-MgAlON系复合材料的临界热震温差ΔT C为400℃;热震后MgAl 2O 4-MgAlON复合材料的残余强度保持率较高,MgAlON弥散于基质材料中,起到了原位自补强作用;同种骨料的试样相比,氧化铝基试样热震后的残余强度保持率相对较高。

碳热还原氮化法合成MgAlON/β-SiAlON复相材料的研究

以用后镁碳砖和用后滑板砖为主要原料,采用碳热还原氮化合成MgAlON/β-SiAlON复相材料,研究了复相材料的合成配比、氮化温度与相组成的关系,复相材料相组成与理化性能的关系,并采用XRD、SEM和EDS等手段对合成产物进行分析。结果表明:(1)热力学计算表明高温下MgAlON与β-SiAlON存在热力学稳定共存区域;(2)当氮化温度不同时合成相组成变化较大,1923K时氮化合成了MgAlON/β-SiAlON复相材料;(3)β-SiAlON含量较高试样的抗折强度较好,可达到45MPa。