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.

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。

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。

SiC耐磨材料颗粒级配的设计与研究

探讨了颗粒级配对低温烧成SiC耐磨材料结构与性能的影响。通过理论计算得出了制品密度最大时三组分理想球状颗粒的级配组成是直径比D粗∶D中∶D细=4∶3∶1,质量比m粗∶m中∶m细=17∶7∶1,经过实验验证,颗粒级配的设计有利于确定综合性能较好的试样方案。通过对试样力学性能和显微结构的分析表明,当在空气气氛中于1550℃下保温8h烧成,其最佳粒径组成为F46、F70、F180时,制备SiC耐磨材料性能最优。

MgO-MgAl_2O_4-MgAlON系复合材料的制备及性能研究

分别以60%(w)的电熔镁砂或(和)电熔镁铝尖晶石为骨料,以40%(w)的Al-Al2O3-MgO混合粉(采用Al粉、活性α-Al2O3和MgO粉按质量比4∶9∶1混合)为基质料,在N2气氛中于1500℃6h反应烧结制备了MgO-MgAlON、MgO-MgAl2O4-MgAlON和MgAl2O4-MgAlON三种复合材料,并研究了材料的烧结性能、高温力学性能、物相组成以及显微结构。结果表明在本试验范围内,3种材料的烧结性能相差不大,1500℃氮化烧成后均达到致密烧结状态;材料的HMOR-T曲线属于I类曲线,且热态抗折强度(≤1400℃)均高于常温强度,强度峰值的对应温度均为1200℃。所制备的3种复合材料相比较,MgAl2O4-MgAlON复合材料的综合性能最优。

金属复合Al_2O_3基耐火材料的研究进展

介绍了金属复合Al2O3基耐火材料的研究进展,重点介绍了金属加入物对Al2O3基耐火材料性能的影响。加入金属可提高材料的常温和高温强度、断裂韧性、抗热震性和抗侵蚀性等,从而提高了材料的使用寿命。材料性能优化的原因是加入的金属反应生成了碳化物、氮化物和SiAlON(或AlON),以及少量金属熔融后的助烧结作用。

耐火材料抗侵蚀性能研究进展

综述了冶金、陶瓷、水泥、电子等行业所用耐火材料在高温下受侵蚀的原因及侵蚀机理和其抗侵蚀研究现状,总结了耐火材料抗侵蚀的途径,并对耐火材料抗侵蚀研究作进一步的展望。

逐次回归分析法研究刚玉/β-Sialon复合材料粒度组成与烧结性能的关系

采用逐次回归方法对反应烧结制备的刚玉／β-Sialon复合材料进行了分析.研究了材料的体积密度、显气孔率及常温抗折强度与原料的颗粒配比之间的关系,得到了回归效果良好的数学模型,验证结果表明回归方程的预报与实验值相当接近,回归方程可用于刚玉／β-Sialon复合材料常温物理性能的预报.

方镁石-尖晶石耐火材料的抗铜锍侵蚀性研究

采用静态坩埚法研究了不含添加剂以及添加TiO2或ZrO2的方镁石-尖晶石耐火材料于不同温度下的抗铜锍侵蚀性,并与电熔再结合镁铬砖进行了对比。借助SEM和EDAX分析了铜锍侵蚀后方镁石-尖晶石材料的显微结构及各层带的化学组成变化。结果表明:(1)方镁石-尖晶石耐火材料与铜锍反应很微弱,反应层厚度均低于1 mm,铜锍对方镁石-尖晶石耐火材料的侵蚀主要表现为渗透,且渗透深度随温度的升高而增大,当温度超过1 200℃后,铜锍渗透深度急剧增大。(2)添加适量TiO2可提高方镁石-尖晶石耐火材料的抗铜锍渗透性,甚至优于镁铬砖的,TiO2的适宜加入量为2%;ZrO2的引入不能明显改善方镁石-尖晶石耐火材料的抗铜锍渗透性。(3)SEM和EDAX分析显示,铜锍中Cu2S的渗透能力较强,FeS的次之。

堇青石-莫来石材料的研究进展及应用前景

根据近年来堇青石-莫来石材料的研究成果,从高温固相法、湿化学法等制备工艺角度综述了堇青石-莫来石材料的研究进展,并介绍了堇青石-莫来石材料的应用前景。

矾土基β-SiAlON结合刚玉复合材料抗氧化性能研究

研究了1250～1350℃间矾土基β-SiAlON结合刚玉复合材料的氧化行为,并与氧化铝基β-SiAlON结合刚玉复合材料的氧化行为进行了对比.结果表明,1250℃以上,矾土基β-SiAlON结合刚玉复合材料的抗氧化性能优于氧化铝基β-SiAlON结合刚玉复合材料的,材料的氧化属保护型,氧化后表面组成为莫来石和SiO2.建立了该材料氧化前期、中期、后期的动力学模型,表征了其氧化过程,与试验结果基本相符.

矾土基β-Sialon结合刚玉-碳化硅复合材料抗冰晶石侵蚀性能的研究

采用静态坩埚法研究了矾土基β-Sialon结合刚玉-碳化硅复合材料在1000℃下的抗冰晶石侵蚀性能。结果表明:复合材料侵蚀量较少,侵蚀层厚度约1mm,侵蚀产物为NaAlSiO_4;渗透层深度约6mm,渗透速率随β-Sialon含量的增加而减小。复合材料渗透界面的分形维数值介于1.1～1.23之间,随Sialon含量的增加而减小。

铝碳滑板的高温力学性能研究

采用高温弯曲应力-应变试验方法和水冷法研究了3种含碳滑板（2种铝碳质，1种铝锆碳质）在不同温度下的应力-应变关系、抗折强度以及不同热震温差下的抗热震性能。结果表明：1）含碳滑板材料在室温～1400℃的应力-应变关系分为弹性变形和塑性变形两个阶段：在弹性变形的温度段，其断裂方式是典型的脆性断裂；在塑性变形的温度段，其断裂方式呈现韧性断裂特征；2）随着温度的升高，含碳滑板材料的热态抗折强度首先略有增大，到达转折温度（800℃）后开始减小，1400℃时试样的热态抗折强度约为13MPa；3）在△T=1200℃（水冷）条件下，铝碳滑板热震后的抗折强度保持率为43％，引入ZrO2可以改善其抗热震性，而用特级高铝矾土熟料部分替代刚玉会降低其抗热震性，