不定形耐火材料中碳和SiC的高温氧化性状

1.前言 在耐火材料中含碳和SiC等的材质很多。根据添加具有优良性能的碳和SiC,开发了只用氧化物无法实现的高热震稳定性和高耐渣性的碳砖和SiC-C质砖。最近,在不定形耐火材料中含有大量SiC和碳的浇注料也相继使用。不过,若添加大量的SiC和碳,虽然能改善热震稳定性等,但高温氧化气氛下的氧化损毁则     

FeO对SiC原料及其不定形耐火材料的高温氧化作用

1 前言 不定形耐火材料,为了改善其耐热震稳定性和耐渣侵蚀性而含有碳和SiC者较多,但其不利的一面是在高温氧化气氛中容易被氧化。在上次发表的研究报告中,通过高温下空气中的氧气使SiC和碳氧化,用质量分析仪连续测     

预加SiC粉的碳热还原法制备SiC-B_4C复合陶瓷粉

为了改善制备SiC-B_4C复合陶瓷的传统工艺流程(B_4C与SiC机械混合后烧结),提高B_4C与SiC在微观尺度上结合的均匀性和紧密性,使其更有利于烧结致密化,从而进一步提高复合陶瓷的综合性能,在碳热还原法制备B_4C的配料中分别添加占总质量1%、2%、3%、4%、5%的SiC粉,干混均匀,再加入5%(w)的水搅拌均匀,然后采用油压千斤顶以20 MPa压力模压成型为15 mm×10 mm的样坯,在80℃干燥10 h后,在1 800℃空气气氛中频感应炉中烧结50 min,最后进行XRD分析和SEM观察。结果表明:采用在碳热还原法制备B_4C的配料中预加SiC粉的方法,成功制备了B_4C分布均匀、SiC与B_4C结合紧密的SiC-B_4C复合陶瓷粉。随着SiC添加量的增多,B_4C衍射峰强度明显增强,B_4C晶粒形貌变得更加规则,且晶粒尺寸有所增大,表明SiC添加量增多促进了B_4C的生成及其晶粒的生长。     

B_4C添加物对Al_2O_3-C和Al_2O_3-SiC-C耐火材料抗氧化性能的影响

在大气中1400℃下对添加标题提及的B_4C耐火材料的氧化特性进行了动力学研究。氧化率可以通过测量随氧化时间而变化的脱碳面积的比例来确定,也可以用一个圆柱体试样的局部化学反应模型进行分析。研究的结果表明,Al_2O_3-C耐火材料的氧化率由化学反应控制,Al_2O_3-SiC-C耐火材料的氧化率由质量转换控制。在Al_2O_3-SiC-C耐火材料的氧化区可观察到氧化铝颗粒表面有莫来石和9Al_2O_3·2B_2O_3,含SiO_2和B_2O_3的融体填充于气孔中。添加1.5％(质量百分比,下同)的B_4C,可以提高Al_2O_3-SiC-C耐火材料在空气中抗氧化性能。     

抗氧化剂对镁碳耐火砖抗氧化性的影响

碳的氧化是镁碳耐火材料中存在的主要问题。研究了在1300℃和1500℃温度下各种抗氧化剂．如Al、Si、SiC和B4C对镁碳砖抗氧化性的作用。计算了砖中碳的重量损失，并通过XRD、SEM和EDS测定了砖的氧化区域。在两种温度下，发现B4C是最有效的抗氧化剂。在添加B4C的试样中通过特性研究测出存在硼酸镁复合物（Mg3B2O6）。硼酸镁，在1360℃以上呈液态，通过填充开口气孔在表面形成一层保护层，对砖的抗氧化性有积极作用。在两种温度下对添加Al和Si的试样，镁橄榄石（Mg2SiO4）和尖晶石（MgAl2O4）显示出相似的作用。添加SiC的试样和添加Si的试样有相同的相．但SiC在两种温度下抗氧化性最小。     

热压碳化硅陶瓷材料的研究

碳化硅是一种应用在高温工程中有希望的候选材料。目前,许多工作正致力于研究气体透平和其它工程中需用的强度高、抗氧化性优良的SiC烧结体。 本文研究了添加剂(B_4C、C)和其它工艺参数对热压SiC的烧结性状和机械性能的影响。同时也研究了不同温度、不同时间、湿氧条件下的氧化增重和强度变化。 研究所得的结果如下: (1)B_4C和C是热压α-SiC达到致密必不可少的添加剂。达到最高密度的B_4C和C的最低限量分别为0.5wt％。 (2)热压SiC的室温抗弯强度约为500MN/m~2,且从室温到1400℃高温强度都几乎不变,高温时略有升高。另外,强度值似乎与碳的添加量(直到3wt％)无关。 (3)添加1wt％B_4C和3wt％C的SB_1C_3组成(热压条件是2050℃、保温45min、压力40MN/m~2),其性能是:密度3.17g/cm~3,室温强度480MN/m~2、热膨胀系数4.6×10~(-6)℃~(-1),洛氏硬度HRA93.5。 (4)直到1280℃,掺B_4C和C的SB_1C_3组成的抗氧化性是非常优良的,氧化速率与时间呈抛物线关系,氧化后的室温强度也是基本不变的。     

含碳耐火材料中添加ZrB2的性状和效果

添加抗氧化剂是抑制含碳耐火材料氧化的最好方法之一。本文论述MgO-C和Al_2O_3-C系耐火材料添加ZrB_2的性状和效果。ZrB_2在抑制高于700℃尤其低于1200℃温度下含碳耐火材料的氧化是很有效的。此时,ZrB_2与CO(气)反应生成ZrO_2、B_2O_3和C,其反应式为: ZrB_2(固)+5CO(气)=ZrO_2(固)+B_2O_3(液)+5C(固)也就是ZrB_2把CO(气)还原成C(固),而形成的B_2O_3与MgO或Al_2O_3反应形成液相保护层。但随着温度的升高B_2O_3气化,使ZrB_2抑制氧化的效果降低。     

碳源对反应烧结B_4C/SiC复合陶瓷的影响

本文以酚醛树脂和碳黑为碳源,在碳总加入量一定的情况下,研究了酚醛树脂和碳黑添加比例对反应烧结B_4C/SiC复合陶瓷性能及物相组成的影响。结果表明:在酚醛树脂/碳黑比例在1:8-5:4范围内,比例较小时,B_4C/SiC复合陶瓷试样中游离硅含量较高,力学性能较差;当酚醛树脂/碳黑比例为4:5时,试样致密,综合性能最佳,体积密度为2.75 g/cm~3,维氏硬度、弯曲强度和断裂韧性分别达到30.96 GPa,424 MPa、5.58 MPa·m~(1/2);试样的主晶相为SiC、B_4C和Si,并且Si均匀分布在B_4C和SiC形成的连续相中。     

渣中CaO对SiC氧化性能的影响

加入SiC材料可以改进不定形耐火材料的热震稳定性和抗渣性。但在Ar／O2气氛中，1000℃以上，SiC与渣中CaO的混合物氧化速率比SiC的氧化速率快。其原因可能是CaO与SiC之间发生反应，或者是由于CaO与形成的二氧化硅保护膜之间发生反应而使氧的迁移率增加。渣中CaO对SiC氧化性能的影响@李荔寅     

Al2O3-MgAl2O4-SiC—C质耐火浇注料中SiC氧化行为的热力学测定

通过采用Factsage软件进行热力学计算,以探讨MgAl2O4对SiC氧化所起的作用。据热力学推断,在1500％的还原气氛中．没有证据证明尖晶石会直接影响SiC的氧化。而在Al2O3-SiC—C质浇注料中,SiC含量的增加主要与材料中莫来石和碳之间的反应有关。另一方面,Al2O3-MgAl2O4-SiC—C中SiC的产生是材料中液态SiO2和C反应等共同作用的结果。因此,在Al2O3-MgAl2O4-SiC—C质浇注料中较低的SiC含量起因于耐火材料中的相转变。并且,试样在1500％热处理15次依然没有达到稳态条件,这解释了实验和热力学结论之间存在差异的原因。     

自修复耐火材料的研制

含碳耐火材料同时具有良好的抗侵蚀性和抗热震性，但在高温下易氧化。将不同的添加剂添加到耐火材料中以防止氧化。很明显，添加剂不仅很好地阻止氧化，而且可以使耐火材料自修复。本文将论述Al4O4C、Al2OC和Al4Si4C作为添加剂的性能。     

水泥回转窑烧嘴用浇注料使用寿命的提高

在水泥回转窑中采用多种不定形耐火材料,大多数情况下采用高铝质不定形耐火材料.文中介绍了向高铝砖耐火浇注料中加入SiC料在回转窑烧嘴中试用情况.     

高钛金属化球团熔分用电炉炉衬材质探讨

针对攀钢高钛金属化球团熔分用电炉的工况条件,选择炭砖及七种含碳耐火材料作为研究对象,借助热力学计算和动态抗渣试验探讨应用这些材料的可行性.结果表明,在不考虑氧化的前提下镁质或铝质耐火材料中引入高含量C和SiC组分有利于提高其抗熔分渣侵蚀能力;综合考虑认为,引入高SiC含量的镁碳化硅碳材料或铝碳化硅碳材料是高钛金属化球团熔分用电炉炉衬的最佳候选.     

复合吸波剂对油菜籽壳微波热解液化的影响

为了提高油菜籽壳热解液化效率,采用响应面法分析了单位质量(1g)油菜籽壳热解所需微波功率、SiC质量和微波间歇时间的影响,并在最高产油工艺下,研究了复合吸波剂B_4C/SiC、TiC/SiC和WC/SiC对生物油产率和组成的影响。结果表明,各因素对产率影响显著,且微波功率与其他因素间交互作用显著;当微波功率为8W、SiC质量为0.49 g和间歇时间为28 s时,每克油菜籽壳产油率达到30.33%,较接近预测值30.38%。复合吸波剂使产率分别增至38.50%、34.62%和32.39%。添加B_4C提高酮类的选择性,而添加TiC使产物分布更均衡。添加B_4C使产物碳数向低碳方向偏移较多,并使焦炭的碳化程度和吸附性能较高。     

Al_4SiC_4的制备及其对镁碳砖抗氧化性能的影响

镁碳砖中碳的氧化是影响其使用寿命的主要原因。利用真空烧结制备的Al4SiC4粉体作为抗氧化剂提高镁碳砖的抗氧化性。加入Al4SiC43%~5%时,碳损失量降低50%~60%(1500℃,6h)。Al4SiC4能还原被氧化的碳,同时将自身的碳作为游离碳加入到镁碳砖中补充碳源。Al4SiC4分解生成的Al2O3、SiC与MgO反应最终生成镁铝尖晶石和镁橄榄石在砖体表面形成保护层防止进一步氧化。     

硼酸盐作碳石墨材料抗氧化涂层的研究

采用硼酸盐涂层工艺来防护碳石墨材料被氧化是一种较经济的技术。防护效果也相当好。通过一系列的试验,对B_2O_3、Na_2O—B_2O_3、Na_2B_4O_7防护碳石墨材料被氧化的机理进行了探讨。试验结果表明,B_2O_3涂层在干燥空气中可以保证900℃、24h不氧化,700℃、100h不氧化,1000℃、2h不氧化;Na,O—B_2O_3涂层在干湿空气中都可以达到B_2O_3涂层的效果,Na_2B_4O_7在短时间高温下对碳石墨材料的氧化防护有一定的作用。     

尖晶石骨料与SiC,C及SiO2细粉的反应

1 前言 近年来。将尖晶石用在Al_2O_3-SiC-C质铁沟料的铁水线部分的例子很多。由于SiC和C的热膨胀性低、导热性高,一般用于提高抗热震稳定性,防止渣浸润,提高抗渣性。另外,SiO_2细粉还用作不定形耐火材料的促流剂。但是,关于SiC、C及SiO_2细粉和尖晶石的反应几乎没有报道。因此采用坩埚法,就尖晶石骨料和SiC、C及SiO_2细粉的反应进行了基础试验,取     

添加硅和硅微粉氧化铝–碳纳米管耐火材料的制备与性能EI北大核心CSCD

研究了铝碳耐火材料中多壁碳纳米管(MWCNTs)在添加硅和硅微粉条件下的结构演变以及添加单质硅、硅和硅微粉对材料性能的影响。结果表明:高温下材料内单质硅与二氧化硅反应,导致大量的SiO(g)形成,加快了800℃以上MWCNTs的结构演变进程,促进MWCNTs蚀变为SiC晶须。正是由于SiC晶须形成,添加硅和硅微粉铝碳耐火材料经1 400℃处理后的抗折强度达到22.56 MPa,而单独添加单质硅的试样仅为19.24 MPa。然而,对于材料的抗热震性来说,未添加硅微粉的试样热震后强度保持率为43.51%,明显高于硅微粉试样的28.65%,这主要是由MWCNTs有助于提高材料的韧性,而Si C晶须主要起到增强的作用。     

添加硅和硅微粉氧化铝–碳纳米管耐火材料的制备与性能

研究了铝碳耐火材料中多壁碳纳米管(MWCNTs)在添加硅和硅微粉条件下的结构演变以及添加单质硅、硅和硅微粉对材料性能的影响。结果表明:高温下材料内单质硅与二氧化硅反应,导致大量的SiO(g)形成,加快了800℃以上MWCNTs的结构演变进程,促进MWCNTs蚀变为SiC晶须。正是由于SiC晶须形成,添加硅和硅微粉铝碳耐火材料经1 400℃处理后的抗折强度达到22.56 MPa,而单独添加单质硅的试样仅为19.24 MPa。然而,对于材料的抗热震性来说,未添加硅微粉的试样热震后强度保持率为43.51%,明显高于硅微粉试样的28.65%,这主要是由MWCNTs有助于提高材料的韧性,而Si C晶须主要起到增强的作用。     

添加MgB2对镁碳耐火材料抗氧化性能的影响

以MgB2作为抗氧化剂应用于镁碳耐火材料,分别在埋碳和空气气氛下煅烧,利用热重分析(TG-DSC)研究了MgB2在空气气氛下的反应行为,用X射线衍射分析(XRD)研究了埋碳条件各温度下的物相组成,用扫描电子显微镜( SEM)结合能谱分析仪(EDX)观察了试样的显微组织结构,并与Al、Si、B4C、Al+B4C、A1+ MgB2对比评价了MgB2的抗氧化性能.结果表明:MgB2在温度高于1000℃与CO反应,生成MgO、B2 O3和C,MsO与B2O3进一步反应生成Mg3B2O6;当温度高于1340℃,Mg3 B2O6熔化成为液相,填充在MgO骨料与基质周围,使得镁碳耐火材料结构致密,对抗氧化起到重要作用;B2O3 (1)蒸发与MgO反应生成Mg3 B2O6在镁碳耐火材料表面形成致密层;MgB2抗氧化效果次于B4C,优于Al粉,Si粉,镁碳耐火材料中MgB2的合理添加量约为3％;实验中还发现添加Al+ 10％MgB2的镁碳耐火材料取得了较好的抗氧化效果.