Influence of Nano-Al_2O_3 on Properties of Magnesia Chrome Refractories

Magnesia chrome bricks were prepared with fiLsed MgO- Cr2 O3 synthesized material, fused magnesite and ：hrome ore as main starting materials. Nano-Al2O3 was tdded into refractories （ 2% , 4% and 6% in mass ） ;ubstit,ting for Al203 micropowder. After m＆ing and ;haping, the bricks were fired at 1 550 ℃, 1 600 91℃, t 650 ℃ and 1 750℃, respectively. The microstruc-ure , sintering property, mechanical properties, thermal ;kock resistance and shtg resistance of the specimens with he addition of nano-Al2O3 were investigated. The results indicate that the performance of brick with 4 mass% of nano-Al2O3 is greatly improred afier firing at 1 650 ℃.

MgAl_(2)O_(4)透明陶瓷力学性能及尖晶石基装甲抗弹性能研究进展

当前,随着对防护材料的要求越来越高,传统以防弹玻璃为主的透明装甲已难以满足使用要求,更轻更薄的陶瓷基透明装甲正在逐渐成为主流选择。MgAl_(2)O_(4)作为一种性能优异的透明陶瓷材料,具有较高的机械强度、优异的耐蚀性和耐磨性、良好的抗热震性能和抗热冲击性能。首先,介绍了近年来国内外MgAl_(2)O_(4)透明陶瓷的制备技术进展,在MgAl_(2)O_(4)透明陶瓷制备过程中,通常选用热压烧结结合热等静压后处理技术,粉体原料尺寸应控制在适合的范围内,添加LiF使其微观结构的均匀性更好。其次,介绍了MgAl_(2)O_(4)透明陶瓷微观结构和力学性能之间的联系,微观结构直接影响透明陶瓷所有力学性能,进而影响其抗弹性能;硬度随晶粒尺寸的减小而提高,致密度越高,硬度也越高;弹性模量与相对密度直接相关,与晶粒尺寸无明显关系。微观结构越均匀其断裂韧性越高。最后,解释了力学性能与装甲抗弹性能的相关性,硬度和断裂韧性之间存在反比关系,建议装甲陶瓷硬度大于弹丸硬度,断裂韧性尽可能大。断裂模式与陶瓷吸收的能量有关,穿晶断裂优于沿晶断裂。弹性模量增加了弹丸与陶瓷表面的相互作用时间,可使陶瓷吸收更多能量。高弯曲强度有助于陶瓷承受多重弹丸冲击。因此,需要将多种性能组合起来才能实现装甲陶瓷抗弹性能的最大化。

RH炉和水煤浆加压气化炉中含铬耐火砖的应用与损毁机理

RH炉和水煤浆加压气化炉中均广泛使用了含铬耐火砖,分别为镁铬砖和铬铝锆砖,评述了这两种含铬耐火砖在相应高温炉中的应用和损毁机理。RH炉用镁铬砖研究进展包括RH炉及镁铬砖的发展、镁铬砖的损毁机理、镁铬砖的改性研究等三个方面。水煤浆加压气化炉用铬铝锆砖研究进展包括水煤浆加压气化炉及铬铝锆砖的简介、铬铝锆砖的损毁机理等两个方面。最后对RH炉用镁铬砖和水煤浆加压气化炉用铬铝锆砖的应用和研究进行了展望。

高性能细晶粒氧化铝陶瓷材料的制备与研究

本文对商用γ－Al2O3粉体预处理后，采用热压工艺，制备了高性能细晶粒纯氧化铝陶瓷材料，1450℃／30min热压获得晶粒尺寸为0．5μm、抗弯强度为500±45MPa;1550℃／30min获得断裂韧性为5．7±0．5MPam1／2的氧化铝材料．并对氧化镁添加剂的作用进行了研究：在1420℃／30min制备了相对密度为99.3％，抗弯强度为584±51MPa的氧化铝材料；并发现了氧化镁在氧化铝中的不同作用机理．

LiCoO_2合成过程对镁铝尖晶石陶瓷侵蚀的研究

研究了LiCoO2合成粉体过程对镁铝尖晶石陶瓷的侵蚀,并探讨了相关侵蚀机制。研究结果显示,经历10次的LiCoO2粉体合成过程后,镁铝尖晶石陶瓷的平均被侵蚀深度仅约100μm;其侵蚀机制为:含锂化合物先于含钴化合物对镁铝尖晶石陶瓷进行侵蚀并形成LixMyOz(M=Al/Mg)化合物,含钴化合物进一步侵蚀渗透形成LixM'yOz(M'=Al/Mg/Co)化合物并从LixMyOz(M=Al/Mg)化合物中析出。研究认为,用镁铝尖晶石陶瓷制备合成钴酸锂粉体用匣钵具有良好的抗侵蚀性能。

铝镁浇注料的抗渣侵蚀机理

采用静态坩埚法进行了铝镁浇注料的抗渣侵蚀试验 ,从动力学和热力学角度分析了铝镁浇注料的抗渣侵蚀机理。结果表明 :浇注料的熔渣侵蚀过程受化学反应和扩散的混合控制 ;熔渣侵蚀的表观活化能约为 4 2 4 .8kJ·mol- 1;渣中CaO与Al2 O3反应生成高熔点的CA6 ,抑制了熔渣的进一步侵蚀 ;渣中CaO含量的不断降低 ,使熔渣的粘度增大 ,渗透能力降低。

pH值对镁铝尖晶石化学机械抛光效果的影响

抛光液pH值对镁铝尖晶石的材料去除率和表面质量具有重要作用。采用不同pH值的抛光液对尖晶石样品进行研磨加工并测量其去除率和表面粗糙度,评价pH值对尖晶石化学机械抛光效果的影响。配制多种pH值抛光液,在转速为80 r/min和100 r/min的条件下开展两组化学机械抛光实验研究。采用失重法测量材料去除率;采用粗糙度仪测量尖晶石表面微观形貌,分析pH值和转速对抛光效果的影响规律,探索尖晶石材料的化学机械抛光机理。结果表明:加酸或加碱能有效提高材料去除率且降低表面粗糙度,但碱性介质帮助更大;抛光盘转速越高,尖晶石材料去除率和表面粗糙度也将增加,选择合适的抛光速度也是必要的。该研究成果将为进一步研究镁铝尖晶石化学机械抛光机理奠定实验基础。

纳米MgO添加量对Al_2O_3-ZrO_2材料烧结性能的影响

为了改善Al_2O_3-ZrO_2材料的烧结性能和力学性能,在Al_2O_3-ZrO_2材料配料中添加不同量(质量分数分别为0、0. 25%、0. 5%、0. 75%、1%和1. 25%)的纳米MgO,经成型、干燥、1 550℃保温3 h烧后,检测试样的烧后线变化率以及烧后试样的体积密度、显气孔率、吸水率、常温耐压强度、常温抗折强度和高温抗折强度,并进行XRD和SEM分析。结果表明:1)添加纳米MgO可促进Al_2O_3-ZrO_2材料的烧结致密化,并改善其力学性能。当纳米MgO添加量为1%(w)时,Al_2O_3-ZrO_2材料的综合性能较佳,试样的体积密度、显气孔率、吸水率和线收缩率分别为3. 34 g·cm-3、18. 7%、5. 9%和7. 6%,常温耐压强度、常温抗折强度和高温抗折强度分别为251、81. 0和24. 0 MPa。2)纳米MgO对Al_2O_3-ZrO_2材料烧结致密化和力学性能的提高归因于MgO和ZrO_2形成有限固溶体时于ZrO_2晶体中引入的缺陷促进了Zr^(4+)的扩散速率,以及亚稳态t-ZrO2发生应力诱导相变时对基体材料产生的强化作用。

高温自蔓延燃烧合成的β-Si_3N_4粉体的烧结

研究了MgO,Al2O3和Y2O3作为烧结助剂对高温自蔓延工艺合成(SHS)的β-Si3N4粉料烧结过程的影响.结果发现,MgO是较为有效的烧结助剂,当其加入量为10wt％时,试样在1600℃下热压烧结能基本实现致密化.对试样的XRD分析表明,除了加入的Al2O3与β—Si3N4反应生成β-Sialon外,其他烧结助剂都不与β-Si3N4反应,只存在于玻璃相中.添加MgO的试样具有较高的力学性能.最后,对材料的显微形貌进行了SEM观察.

固结磨料研磨镁铝尖晶石的材料去除机理

研磨过程中机械去除作用与化学去除作用的有效分离是实现研磨过程可控调节及提高加工表面质量的前提。本文通过尖晶石在不同介质中的材料去除速率,对其在不同研磨液中化学与机械作用的材料去除率进行了分离和计算;采用微/纳压痕仪测量了不同研磨液作用下工件表面的显微硬度,依此分析了其软化层厚度。结果表明:研磨液对镁铝尖晶石工件具有一定的化学去除作用,研磨过程中材料去除以机械作用下的脆性去除为主;研磨液的化学作用主要体现在工件表面形成了一层软化层,其中乙二醇产生的软化层最厚,三乙醇胺最薄。

纳米Al_2O_3和Cr_2O_3对镁铬材料烧结与力学性能的影响

利用纳米粉的粒径小及活性高等特性,在镁铬材料中加入不同质量分数(分别为2%、4%、6%)的纳米A l2O3或纳米Cr2O3粉体,研究了这两种纳米粉取代相应的微粉后对不同温度烧成的镁铬耐火材料烧结与力学性能的影响。结果表明:适量地用纳米粉体取代相应微粉可有效改善镁铬材料的烧结,提高其常温与高温力学性能,且烧成温度越低,纳米粉对镁铬材料性能的提高作用越明显;在本试验的镁铬材料的颗粒级配条件下,两种纳米粉的加入质量分数均以4%为最佳;纳米A l2O3的加入能降低镁铬质耐火材料的烧结温度,加入4%质量分数的纳米A l2O3可降低约100℃。

渣对铝镁炭砖的侵蚀与渗透

对电炉连铸钢包用后铝镁炭砖进行了ＳＥＭ和ＥＰＭＡ观测分析。探讨了渣对铝镁炭砖的侵蚀与渗透机理，并提出了抑制渣渗透的措施。

废镁铬砖细粉对铝镁浇注料性能的影响

以棕刚玉(8～1mm)、白刚玉(≤3mm)为骨料,以白刚玉细粉(≤0.045 mm)、-Al2O3微粉(≤5 m,50=2.01 m)、电熔镁砂细粉(≤0.074mm)、硅灰((SiO2)>94%)为基质,以-Al2O3微粉为结合剂,以六偏磷酸钠为减水剂制备铝镁质浇注料,采用废镁铬砖细粉等量代替电熔镁砂细粉,研究了废镁铬砖细粉质量分数(分别为0、1%、2%、3%)对铝镁浇注料性能的影响。试验结果表明:随着废镁铬砖细粉加入量的增大,试样的烘后和烧后强度均提高,体积密度增大,显气孔率减小、线变化率先增大后减小;但抗热震性有所降低、高温抗折强度稍有增大,这主要与高温下废镁铬砖细粉和刚玉细粉生成多种固溶体的量有关。

轻量刚玉骨料对钢包包底冲击区用铝镁碳耐火材料侵蚀机理的影响

钢包用耐火材料的轻量化对节能降耗和减少吨钢耐材消耗意义重大。本文研究了含轻量刚玉骨料铝镁碳耐火材料在170 t钢包包底冲击区服役的侵蚀机理,并与传统致密烧结刚玉基铝镁碳耐火材料进行了对比分析。结果表明,采用轻量刚玉骨料制备的铝镁碳耐火材料显示更优异的使用效果,侵蚀速率由原先的1.79 mm/炉降低至1.35 mm/炉,服役寿命提升近24.6%。研究表明:轻量刚玉骨料具有高的表面粗糙度和丰富的微米级气孔,不仅能强化骨料基质结合界面,还可以通过微孔吸收热应力,显著提高了铝镁碳耐火材料的抗冲刷性能和热震稳定性;同时能促进热面生成致密且较厚的六铝酸钙-尖晶石复合隔离层,阻碍了熔渣的侵蚀与渗透,并有效抑制了内部碳的氧化。另外,轻量刚玉骨料能吸附熔渣并形成核壳结构,进一步提升材料的抗侵蚀性。

纳米晶尖晶石-碳复合粉体的机械合金化法制备

以碱式碳酸镁和金属铝粉为原料,Ni(OH)2为添加剂,采用X射线衍射和差示扫描量热分析,以及拉曼光谱、高分辨透射电镜研究了纳米晶MgAl2O4-C复合粉体的机械合金化法制备。结果表明:采用机械合金化的方法,经过15 h的研磨后可直接制备高度分散的纳米晶尖晶石-碳复合粉体;随着研磨时间的延长,尖晶石及碳的生成量增多,碳的石墨化程度有所改善,研磨50h后,金属铝和碱式碳酸镁之间反应基本完成;Ni(OH)2的加入可加快体系的反应进程,促进尖晶石的形成,同时对反应体系中产物碳的石墨化具有明显促进作用。