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。

ZrO_(2)-C质浸入式水口渣线耐火材料的侵蚀机制分析

针对目前连铸浸入式水口渣线部位耐火材料的侵蚀造成水口服役失效与连铸生产效率无法提升的难题,以某钢厂低碳铝镇静钢连铸常用的ZrO_(2)-C质浸入式水口为例,对其侵蚀后的水口渣线部位耐火材料进行取样,详细分析了水口渣线部位耐火材料的侵蚀原因与机制。结果表明:保护渣对水口外部渣线材料的冲刷、溶解与反应是导致浸入式水口渣线部位侵蚀和缩颈的核心问题。因此,如何有效防止或避免渣线部位耐火材料与保护渣间的接触与反应对抑制渣线侵蚀至关重要。

ZrO_2-C质耐火材料中碳对氧化锆的稳定作用

分别以粒度均<0.045 mm的氧化钙部分稳定氧化锆、氧化镁部分稳定氧化锆和氧化钇部分稳定氧化锆为原料,酚醛树脂作为结合剂和碳源,按部分稳定氧化锆与酚醛树脂质量比为9 1配料,研究了在埋焦炭条件下于1 600℃渗碳处理后3种部分稳定氧化锆的相组成变化,以及保护渣对渗碳处理后氧化锆稳定性的影响。结果表明:1)高温下树脂碳对氧化锆存在渗碳过程,并对氧化锆有稳定作用,促进了部分稳定氧化锆中单斜相向四方相的转化;但也发现渗碳过程对部分稳定氧化锆中的氧化钙和氧化镁稳定剂存在还原作用并引起其挥发。2)由于渗碳处理过程中部分氧化钙和氧化镁稳定剂被还原挥发,高温下空气气氛中部分稳定氧化锆随着氧化锆晶格中碳的氧化而迅速失稳;而在埋炭条件下部分稳定氧化锆晶格中碳的存在减缓了部分稳定氧化锆的失稳过程。

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.

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.

4-氨基-3,7-双(1H-四唑-5-基)-[1,2,4]三唑并[5,1-c][1,2,4]三嗪(DTTA)的晶体结构和热稳定性

为深入研究新型含能材料4-氨基-3,7-双(1H-四唑-5-基)-[1,2,4]三唑并[5,1-c][1,2,4]三嗪(DTTA)的相关性能。采用核磁共振谱(1H NMR、13C NMR)、红外光谱(IR)、高分辨质谱(HRMS)和X-射线单晶衍射仪等分析仪器对化合物的结构进行了表征。通过溶剂挥发的方式,在DMSO溶液中得到了DTTA的溶剂化物DTTA·2DMSO的晶体结构。结果表明:DTTA·2DMSO属于单斜晶系,空间群为P 21/n,a=4.630 2(5)?,b=23.278(3)?,c=17.069(2)?,140 K时晶体密度ρ=1.561 g·cm-3。测得其25℃下的粉末密度ρ=1.811 g·cm-3。采用Hirshfeld表面对晶体中各种近相互作用进行了分析,晶体内占主导地位的是N…H&H…N作用,占比高达52.4%。采用热重及差示扫描量热仪联用(TG-DSC)研究了DTTA的热分解性能,分解峰温为287℃。对DTTA的理论爆轰性能进行了研究,计算爆速为8 419 m·s-1,计算爆压为24.8 GPa。采用BAM感度测试仪测试了其冲击感度为24 J,摩擦感度大于360 N。用Kissinger法与Ozawa法分别计算了其活化能EK为200.25 kJ·mol-1,r为0.99,EO为199.38 kJ·mol-1,r为0.99。DTTA的综合性能较优异,可以作为一种有潜力的高能量密度炸药使用。

合成ZrO_2-SiC和工业SiC对Al_2O_3-C质耐火材料性能影响的对比

为了改善Al2O3-C质耐火材料的抗氧化性和抗热震性,向浇注料中分别添加0、2%、4%、6%的SiC或ZrO2-SiC复合粉,以酚醛树脂为结合剂,在200MPa下制备了2组试样,经250℃充分干燥后,于1400℃下埋炭处理2h,分别检测2组试样的抗氧化性和抗热震性,并采用XRD分析氧化后试样的相组成。结果发现,添加剂中SiC的氧化能有效保护试样中的碳,从而能减少试样的质量损失率和氧化面积,提高其抗氧化性能。由于ZrO2的微裂纹增韧及SiC的颗粒增韧作用,使试样的抗热震性能提高。在试验条件下,添加6%ZrO2-SiC复合粉或工业SiC粉时,试样的抗氧化性和抗热震性最佳。

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 。

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。

添加ZrO_2-SiC复合粉体对Al_2O_3-C质耐火材料抗热震性能的影响

以电熔刚玉、天然石墨以及利用碳热还原法合成的ZrO2-SiC复合粉体为原料制备了Al2O3-C质耐火材料,研究了ZrO2-SiC复合粉体加入量对Al2O3-C质耐火材料抗热震性能的影响.结果表明:添加质量分数为4%的ZrO2-SiC复合粉体试样的显气孔率最低为18.8%;添加6%ZrO2-SiC复合粉体的试样,在1 200℃的温度下热震次数达到10次后,其表面并未出现明显裂纹,且其残余耐压强度为16.71 MPa,耐压强度保持率为40.9%,具有良好的抗热震性能.

Li_(2)ZrO_(3)原位包覆提升LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)三元材料电化学性能研究

高镍三元LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)(NCM60)因其具有较高的放电比容量以及能量密度,是一种非常有发展潜力的锂离子电池正极材料。然而由于较为严重的结构/界面恶化现象(如微裂纹,界面副反应等),NCM60材料的电化学性能及循环寿命受到严重的限制。采用单晶化策略,成功合成出了微米级单晶NCM60正极材料;并以Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)(OH)_(2)前驱体为基体,采用预包覆和共锂化的方法,在单晶正极材料NCM60表面均匀包覆Li_(2)ZrO_(3)快离子导体层。一方面,表面均匀包覆Li_(2)ZrO_(3)层改善了材料充放电过程中锂离子的扩散动力学,有助于降低电极极化程度;另一方面,Li_(2)ZrO_(3)具有稳定的晶体结构,通过与NCM60材料紧密结合,提高材料机械稳定性,有效抑制微裂纹的产生并减轻界面副反应程度。正如预期,适量Li_(2)ZrO_(3)改性的材料(LZO@NCM60)展现出优异的电化学性能,在1 C(170 mA/g)电流密度,2.95~4.6 V电压范围内循环150次后仍有158.5 mAh/g的放电比容量,容量保持率高达86.7%。深入研究了表面修饰对材料界面机制的影响,对下一代高能锂离子电池正极材料的开发具有一定借鉴意义。

ZrO_2基Al_2O_3-ZrO_2-C质高温陶瓷材料抗渣性能研究

以板状刚玉、活性α-氧化铝、氧化锆(PSZ)、碳黑为主要原料,以金属硅和碳化硼作为添加剂,以热固性酚醛树脂作为结合剂,制备了ZrO2 基Al2 O3-ZrO2 -C质材料。实验证明添加稳定氧化锆的Al2 O3-ZrO2 -C质高温陶瓷材料的抗渣性能优于添加单斜氧化锆、纳米氧化锆、金属铝的Al2 O3-ZrO2

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。

碳含量不同对ZrO_2-C复合材料抗保护渣侵蚀性能的影响

用静态埋碳坩埚法研究了不同碳含量(10%、15%、20%、25%)的ZrO2-C复合材料在不同温度(1450℃、1500℃、1550℃)下的抗保护渣侵蚀性能,利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDAX)、线扫描等分析方法分析渣蚀后试样的显微结构变化。其结果表明渣蚀后的试样其渣带、渗透带和未变带存在比较明显的界线,复合材料受保护渣侵蚀以渗透为主,作为原料的ZrO2自身不断聚集形成鱼骨状结构阻止了渣的渗透和石墨的氧化,提高了ZrO2-C复合材料的抗渣侵蚀性能。

SiO_(2)与ZrO_(2)组元对铜基摩擦材料与C/C-SiC复合材料配副摩擦磨损性能的影响

在粉末冶金铜基摩擦材料中分别添加SiO_(2)和ZrO_(2),研究SiO_(2)和ZrO_(2)对粉末冶金铜基摩擦材料与C/C-SiC复合材料配副时摩擦磨损性能的影响,并分析两者影响机制的内在关联。结果表明,含SiO_(2)或ZrO_(2)的铜基摩擦材料与C/C-SiC复合材料配副时,能在高制动速度下保持较高的平均摩擦因数,分别为0.3758和0.3424,摩擦材料的磨损量较低,为1.44μm/次和0.95μm/次,配副材料几乎无磨损。SiO_(2)在制动过程中易脱落,形成磨粒,对摩擦材料与配副材料表面造成磨粒磨损,而ZrO_(2)在基体中保持完整,以硬质微凸体的形式对C/C-SiC复合材料摩擦表面产生犁削作用。SiO_(2)在高制动速度下破碎脱落后易嵌入C/C-SiC复合材料表面摩擦膜,有利于以Cu及Cu的化合物为主的磨屑在其周围积累,促进摩擦转移膜在C/C-SiC复合材料摩擦表面的形成,从而改善材料的摩擦磨损性能。

ZrO_2-C质耐火材料抗侵蚀性的研究现状

由于ZrO2-C质耐火材料具有优异的抗侵蚀性,因此它被广泛应用于连铸用浸入式水口渣线部位以及塞棒的棒头部位。本文介绍了ZrO2-C质耐火材料的主要原料,阐述了ZrO2-C质耐火材料的蚀损机理以及改进抗侵蚀性的措施。

微波烧结温度对ZrO_(2)陶瓷复合材料微观结构及增韧机理研究

ZrO_(2)陶瓷具有高强度和高韧性的特点,在口腔修复材料方面具有广泛应用。以8%(摩尔分数)Y_(2)O_(3)为稳定剂,Al_(2)O_(3)为添加相,制备了ZrO_(2)陶瓷复合材料,研究了1300~1450℃微波烧结温度对ZrO_(2)陶瓷复合材料微观组织和力学性能的影响。结果表明,微波烧结制备出的ZrO_(2)陶瓷复合材料均为四方相结构,高温烧结后未出现新的产物,1400℃烧结陶瓷的半峰宽最小,结晶度最高,且气孔数量最少,组织最为致密。随着微波烧结温度的升高,ZrO_(2)陶瓷复合材料的密度和硬度均先增大后减小,当微波烧结温度为1400℃时,试样的密度和硬度均达到最大值,分别为5.46 g/cm^(3)和14.15 GPa。抗弯强度和断裂韧性随微波烧结温度的增大先升高后降低,当微波烧结温度为1400℃时,试样的抗弯强度和断裂韧性均达到最大值,分别为566.95 MPa和11.85 MPa·m^(1/2)。综合分析可知,1400℃烧结的ZrO_(2)陶瓷复合材料具有较高的抗开裂的能力,在口腔修复材料方面有着广阔的应用前景。

ZrO_(2)含量对铁基粉末冶金材料摩擦磨损性能的影响

利用粉末冶金技术制备了ZrO_(2)陶瓷颗粒增强铁基粉末冶金摩擦材料,研究了ZrO_(2)含量对铁基粉末冶金材料摩擦磨损性能的影响,得出最佳ZrO_(2)颗粒添加含量。结果表明:ZrO_(2)含量在7wt%~9wt%时,铁基粉末冶金材料的密度和硬度达到最高值,密度为5.74g·cm^(-3),硬度为92HRF;在惯量为1.0kg·m^(-2)、压力为1.5kN和转速为2000r/min的摩擦条件下,摩擦磨损性能达到最优,平均摩擦系数为0.34,磨损量为0.014cm~3·MJ^(-1),摩擦表面平整且光滑。

添加ZrSi_(2)对浸入式水口渣线ZrO_(2)-C耐火材料性能的影响

为改善ZrO_(2)-C材料的抗侵蚀性能,重点考察了添加ZrSi_(2)对ZrO_(2)-C材料抗侵蚀性及其他性能的影响。结果显示,添加过量的ZrSi_(2)对ZrO_(2)-C材料抗侵蚀性有负面影响,这是因为ZrSi_(2)氧化生成的SiO 2会与CaO稳定的ZrO_(2)反应,使ZrO_(2)失稳、脱溶。但是,添加1%的ZrSi_(2)对ZrO_(2)-C材料抗侵蚀性有较好的改善效果,与不含ZrSi_(2)的试样相比,其抗侵蚀性约提高10%。

热处理温度对ZrO_(2)纤维复合ZrO_(2)-C材料性能的影响

浸入式水口是钢铁连铸工序中关键的功能耐火材料,其中以渣线部位的工作环境最为恶劣。目前,最适合的渣线材料是ZrO_(2)-C材料。为了提高浸入式水口的性能,本文以氧化锆与鳞片石墨为主要原料,添加增强材料氧化锆纤维及金属硅粉等,以酚醛树脂为结合剂制备ZrO_(2)-C复合材料。比较了1000℃、1200℃和1500℃三种热处理温度对ZrO_(2)-C材料的性能及显微结构的影响,结果表明,在热处理温度高于1200℃时,ZrO_(2)-C材料中的硅粉与石墨发生反应生成碳化硅,大量晶须状碳化硅与ZrO_(2)纤维交错在一起形成网络结构,提高了材料的力学性能和抗热震性。