Al和Al-Si加入量对Al_2O_3-C材料高温性能的影响

在板状刚玉颗粒、板状刚玉细粉、α-Al2O3微粉和石墨含量（质量分数,下同）分别为65%、27%、6%和2%的Al2O3-C材料中,分别以5%、8%和11%的Al粉或Al-Si复合粉（8%Al＋1.5%Si和8%Al＋3%Si）替代等量的板状刚玉细粉,外加3.5%的热固性树脂混练均匀,成型后于800℃埋炭热处理3h。在埋炭条件下检测试样400-1400℃的热态抗折强度、200-1400℃的应力-应变、常温～1500℃的热膨胀率以及试样的抗热震性和抗氧化性,并对部分试样进行了XRD、SEM和EDS分析。结果表明（1）随着温度的升高,试样的热态抗折强度表现出先降低,后快速升高,最后慢速升高的变化趋势;温度≥1000℃时,试样的热态抗折强度随Al粉加入量的增多而提高;在加入Si粉后,试样的热态抗折强度进一步提高。（2）试样在低温时即产生塑性变形,一直到1400℃仍处于塑性变形阶段。（3）试样的抗热震性随Al粉加入量的增多而提高,在加入Si粉后继续小幅提高。（4）试样的抗氧化性随Al粉加入量的增加而提高,加入Si粉后由于形成致密的氧化层结构,抗氧化性进一步提高。

耐火材料高温弯曲应力-应变关系测试方法及影响因素

介绍了耐火材料弯曲应力-应变测试仪的基本构成以及对试验炉、加荷装置、变形量测量装置和计算机控制系统等各构件的要求;重点介绍了使用该仪器研究耐火材料应力-应变关系的方法以及影响测试结果的相关的因素。该方法可以用来研究耐火材料在高温下承受弯曲应力时的变形问题,确定耐火材料在各温度下的应力-应变关系,测试和判断耐火材料的弹性、塑性和粘滞流动的温度范围,并根据应力-应变关系计算耐火材料在不同温度下的弹性模量。

β-SiAlON/Si_3N_4结合刚玉/碳化硅材料的高温力学性能

对β-SiAlON／Si3N4结合的刚玉、碳化硅和刚玉-碳化硅复合材料在不同温度下的应力-应变关系、不同温度及不同应力下的蠕变特征以及不同温度下的抗折强度等力学性能进行了研究。结果表明：（1）试验材料的塑性变形开始温度较高（800～1000℃），塑性阶段较长；粘滞流动开始温度很高，达1500～1550℃；（2）试验材料的蠕变开始于1000℃左右；1400℃、3h最大蠕变率不超过0．21％，应力指数为0．7～O．93，属晶界蠕变机理；（3）试验材料1400oC时具有较高的高温抗折强度（16～50MPa），甚至当温度达到1600℃时仍保持在5～25MPa范围内。

β-Sialon对金属复合不烧铝碳材料高温力学性能的影响

研究了加入矾土基β-Sialon对金属Al/Si复合不烧滑板材料高温力学性能的影响。加入矾土基β-Sialon后,材料具有如下特性:(1)高温抗折强度-温度曲线保持原有特性,在1 400℃时强度仍达到40MPa以上;(2)残余强度保持率随着矾土基β-Sialon加入量的增加而略有提高,抗热震性稍有改善。还讨论了材料的高温力学性能与物相组成和显微结构的关系。

高温静疲劳法预制耐火材料断裂韧性试件原生裂纹

提出了一种预制耐火材料断裂韧性测试试件原生裂纹的新方法——高温静态疲劳法。其要点是把含切口的脆性耐火材料试件加热到其塑性变形温度范围,然后施加适当静载荷或交变载荷使其产生原生裂纹。研究了温度和应力对裂纹产生和扩展的影响。

矾土基β-sialon结合刚玉/碳化硅复合材料的高温弯曲蠕变性能

研究了矾土基β-sialon(15%～25%,质量分数)结合刚玉/碳化硅复合材料在1250～1400℃,2～3.5MPa应力下弯曲蠕变性能。结果表明:1250～1400℃间,材料的弯曲蠕变过程可以分为两个阶段:30min以前为减速蠕变阶段,减速指数m在0.5～0.9之间;30min～3h为稳态蠕变阶段,应力指数约为1。稳态蠕变时,蠕变活化能在280～335kJ/mol之间,且减速指数和蠕变活化能均随β-sialon含量的增加而增加,说明β-sialon含量的增加有助于提高复合材料的弯曲蠕变性能。

水泥窑用碱性耐火材料的高温力学性能研究

采用扭转方法对水泥窑用直接结合镁铬砖、镁铝尖晶石砖和白云石砖的高温力学性能进行了研究,结果表明:3种砖的刚性模量-温度曲线和抗折强度-温度曲线均为Ⅰ型曲线,刚性模量和抗剪强度由大到小的顺序为:白云石砖>镁铝尖晶石砖>直接结合镁铬砖.白云石砖、镁铝尖晶石砖和镁铬砖的塑性变形开始温度分别为600,800和800℃;在发生快速流动的温度范围内(1 250～1 350℃),流动量的大小顺序为:白云石砖>镁铝尖晶石砖>直接结合镁铬砖.

ZrB_2对Al-Si复合Al_2O_3-C材料高温力学性能的影响

以板状刚玉、α-Al2O3微粉、Al粉、Si粉、ZrB2和石墨为原料,酚醛树脂为结合剂,采用150 MPa压力压制成25 mm×25 mm×145 mm的试样。研究ZrB2加入量(其质量分数分别为0.5%、1%、1.5%、2%)对Al-Si复合Al2O3-C材料高温抗折强度和抗热震性的影响,并分析了试样物相组成和显微结构的变化。结果表明:(1)加入ZrB2质量分数≥1%时,可明显提高200℃烘烤和700℃热处理后试样的高温抗折强度和抗热震性;加入ZrB2对1 500℃烧后试样的高温抗折强度和抗热震性影响不大。(2)加入ZrB2后AlN和SiC生成量明显增加,晶体发育良好,形成连续交叉连锁的网络结构,对材料增强、增韧作用显著,有利于提高材料的高温强度和抗热震性。

β-SiAlON-TiN结合刚玉复合材料的高温力学性能

设定β-SiAlON 的z值为3,采用铝热还原氮化TiO2合成TiN,调整TiO2加入量分别为0、5%、10%、15%,在1500 ℃保温5 h氮化反应烧结制备出TiN含量分别为0、4%、8%、12%的β-SiAlON-TiN结合刚玉复合材料,并研究了此复合材料的热态抗折强度(400～1400 ℃)和不同温差下(ΔT=200～1350 ℃)水冷1次的抗热震性.结果表明:TiN的生成降低了材料的显气孔率,显著提高了材料的抗折强度,这是由于TiN的颗粒弥散增强作用,其中TiN含量为8%试样的热态抗折强度最高.β-SiAlON-TiN结合刚玉复合材料残余强度保持率(ΔT=1100 ℃)略低于β-SiAlON结合刚玉复合材料,但两者保持在同一水平(50%～60%).

陶瓷窑具材料高温弯曲蠕变性能的测试方法

本文介绍了一种陶瓷窑具材料高温弯曲蠕变性能的测试方法,主要包括所用的实验仪器以及对试样的要求、实验参数的选定及操作方法、数据的处理与计算等内容,并以高级新型窑具材料β-Sialon-SiC复合材料为研究实例进行了测试实验。

锆英石加入量对刚玉质多孔材料性能的影响

为提高弥散型透气砖的抗侵蚀性,以电熔白刚玉颗粒及细粉、α-Al_(2)O_(3)微粉、Cr_(2)O_(3)微粉、广西黏土、锆英石粉等为主要原料,固定电熔白刚玉颗粒与细粉的质量比为85∶15,分别加入0、1%、2%和3%(w)的锆英石粉等量替代白刚玉细粉,通过颗粒堆积造孔法经1650℃保温3 h制备了刚玉质多孔材料,探究锆英石粉的引入对多孔材料性能及显微结构的影响。结果表明:加入锆英石后,多孔材料的透气度增加,常温强度和高温强度明显增大,烧后膨胀率降低;当锆英石的加入量为2%(w)时,试样的线变化率最小,透气度最大,综合性能较优。

Li(Ni_(x)Co_(y)Mn_(z))O_(2)正极材料对溶胶-凝胶法制备KAlSi_(2)O_(6)的侵蚀研究

将不加和添加CaF_(2)的KAlSi_(2)O_(6)(KAS_(4))溶胶于800~1300℃煅烧得到的KAS_(4)以及原料CaF_(2)粉,分别与Li(Ni_(x)Co_(y)Mn_(z))O_(2)(LNCM)按照质量比70∶30混合均匀,然后在1100℃保温6 h进行侵蚀试验。对比分析了不加和添加CaF_(2)的KAS_(4)的物相组成以及侵蚀试验后几种材料的物相组成和显微结构。结果表明:1)添加1.88%(w)CaF_(2)可以使KAS_(4)纯相的生成温度下降约100℃;2)不加CaF_(2)的KAS_(4)比添加CaF_(2)的具有更好的抗LNCM侵蚀性能;3)CaF_(2)与LNCM在高温下容易发生反应。

热处理温度对矾土基莫来石材料结构及晶体生长的影响

为了优化矾土基莫来石材料的性能,以Al_(2)O_(3)含量约为70%(w)的Ⅱ等高铝矾土为原料,采用湿法均化、高温热处理工艺制备矾土基莫来石试样,研究了热处理温度(空气气氛下分别在1350~1650℃保温4 h)对试样物相组成与显微结构的影响,并探讨了柱状莫来石晶体的生长机制。结果表明,莫来石符合固-液环境下生长发育的特征:1)1350~1500℃时,大量Al_(2)O_(3)溶解至SiO_(2)非晶质中加快了二次莫来石化反应进程,该阶段液相的过饱和度较高,莫来石晶粒伴随有台阶生长的特征;2)在重结晶烧结阶段(1500~1650℃),结晶相的增加消耗了液相中的Al_(2)O_(3),液相过饱和度降低,莫来石晶体表现出螺旋位错为主的生长特征;3)随热处理温度的升高(1350~1650℃),试样中的液相黏度降低,从而减少了晶体各向异性生长的阻力,使莫来石晶粒逐渐发育成长柱状并形成连续交叉的网络结构。

(Y_(0.2)Gd_(0.2)Dy_(0.2)La_(0.2)Sm_(0.2))TaO_(4)高熵陶瓷材料的结构、性能及抗侵蚀行为研究

为满足新一代航空发动机对新型热障涂层材料的迫切需求,以高纯氧化物(Y_(2)O_(3)、Gd_(2)O_(3)、Dy_(2)O_(3)、Sm_(2)O_(3)、La_(2)O_(3)、Ta_(2)O_(5))为原料,按化学计量比配料,经1200~1750℃保温5 h固相反应,制备了高熵稀土钽酸盐(Y_(0.2)Gd_(0.2)Dy_(0.2)La_(0.2)Sm_(0.2))TaO_(4)材料,简称为(5RE_(0.2))TaO_(4)材料。研究了材料的物相组成、显微结构、热学性能、力学性能和抗CaO-MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)(CMAS)侵蚀行为。结果表明:1)(5RE_(0.2))TaO_(4)陶瓷材料为单斜结构,存在明显铁弹畴;2)该材料经1750℃烧后具有极低的热导率(1.65 W·m^(-1)·K^(-1),600℃)和较高的热膨胀系数(10.2×10^(-6)K^(-1),1200℃);3)由于独特的铁弹增韧效应,经1750℃烧后(5RE_(0.2))TaO4材料的断裂韧性达到2.4 MPa·m^(1/2);4)(5RE_(0.2))TaO_(4)与CMAS熔体作用后形成反应层,表现出了优异的抗侵蚀性能。

危废处理焚烧炉内衬用耐火材料研究进展

对常用的危险废弃物焚烧炉内衬用耐火材料的种类进行了综述,指出不同工作环境使用的内衬耐火材料主要有刚玉质、碳化硅质、莫来石质、黏土质、铬刚玉质、刚玉-碳化硅质、刚玉-莫来石质、镁铝质等,总结了内衬耐火材料损毁的机制,包括机械磨损、热剥落和化学侵蚀,并对危废焚烧炉内衬用耐火材料的发展方向进行了展望。

生物质材料炭化的研究进展及其应用展望

生物质属于可再生资源,在我国含量丰富,生物质材料炭化后的产物在储能、吸附等领域得到了广泛应用.研究生物质材料的炭化过程,有利于生物质炭的有效利用.总结了生物质材料炭化过程中,生物质的种类和炭化条件(包括炭化温度、预处理等)对炭化产物中碳的结构、形态、性质的影响,期望为生物质炭化产物的有效利用提供理论基础.同时总结了在催化剂作用下,利用生物质材料炭化来制备碳纳米管,并分析了生物质材料中木质素和纤维素等组分对碳纳米管制备的影响.在此基础上,展望了生物质材料在含碳耐火材料中的应用前景,以期为制备低成本和高性能的新型含碳耐火材料提供思路.

锂辉石含量对煅烧钴酸锂正极材料用匣钵材料性能的影响

为改善钴酸锂正极材料用堇青石-莫来石质匣钵的性能,延长其使用寿命,以锂辉石细粉部分取代堇青石-莫来石质匣钵材料中的堇青石细粉,研究了锂辉石加入量对堇青石-莫来石质匣钵材料的非晶相含量、烧结性能、力学性能、物相组成和显微结构以及抗钴酸锂正极材料侵蚀性能的影响。结果表明:由于锂辉石的引入,体系由MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)变成Li_(2)O-MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)四元体系,其最低共熔温度降低,非晶相含量增加,材料气孔率降低,材料强度随锂辉石加入量的增加先升高后降低,当锂辉石加入量为4%(质量分数,下同)时,其常温抗折强度、耐压强度和1100℃热态抗折强度均达到最大值,分别为13.5 MPa、95.8 MPa和11.3 MPa。材料热震后残余抗折强度随锂辉石加入量的增加先升高后降低,残余强度保持率略微降低。当锂辉石加入量为4%时,材料抗钴酸锂正极材料侵蚀性能最佳。

SiAlON质材料氧化行为研究进展

综述了国内外关于氧化温度、氧化时间、杂质、粒度及添加剂种类等因素对SiAlON质材料氧化行为的影响,指出各因素对材料氧化产物物相组成、显微结构及氧化速率等有较明显的影响,期望为SiAlON质材料使用寿命的提高提供参考,同时指明将来研究方向。

氧化铁对稳定镁白云石材料性能的影响

为了改善镁白云石材料的性能,以白云石、高硅菱镁矿、硅石、氧化铁粉为主要原料,采用二步煅烧和消化工艺合成氧化铁含量分别0、0.5%、1.0%、1.5%(质量分数,下同)的4个系列的稳定镁白云石砂,再以此为主要原料制备相应4个系列的镁白云石制品。探究了氧化铁含量对试样物理性能、抗水化性、挂窑皮性能的影响,并分析了试样物相组成和显微结构。结果表明:随着氧化铁含量的增加,试样的常温抗折强度和常温耐压强度增大,高温抗折强度和试样黏结强度降低,试样的热震残余强度保持率先升高后降低。当氧化铁含量增加至1.5%时,试样的水化增重率降低至0.12%,抗水化性提高。由XRD谱图分析得出,试样的主晶相为方镁石、硅酸二钙和硅酸三钙,并且随着氧化铁含量的增加,C_(2)S和C_(3)S的衍射峰变强,峰形尖锐,说明氧化铁可以促进C_(2)S和C_(3)S的晶体发育,提高试样的致密度。

热震条件下Al-Si复合Al_(2)O_(3)-C材料的组成、结构和性能变化

以板状刚玉骨料和细粉为原料,以酚醛树脂为结合剂制备了Al-Si复合Al_(2)O_(3)-C不烧滑板材料,测定了干燥后试样以及在1 100~1 300℃下热震不同次数后试样的体积密度、显气孔率和常温抗折强度,研究了热震对试样的物相组成、显微结构和性能的影响。结果表明,随着温度的升高和热震次数的增加,Al、Si反应生成非氧化物Al_4C_3、AlN和SiC的程度增加。由于热震产生的微裂纹为微量空气进入试样内部提供了通道,致使试样内部微区域气相压力增加,从而使非氧化物生成量增大,且非氧化物晶须发育良好,对材料具有填充和增强作用,使试样的致密度和强度略有增加。