w（Al2O3）≥80%的矾土熟料和矾土均化料的性能及应用

通过对w(Al2O3)≥80%的矾土熟料和矾土均化料的性能检测发现:均化料的致密度(体积密度3.42g·cm-3,显气孔率0.84%)优于矾土熟料的(体积密度3.32 g·cm-3,显气孔率4.19%);应用试验表明:以矾土均化料为骨料制成的铝镁碳砖的高温抗折强度高于以矾土熟料为骨料的。因此,矾土均化料更适用于矾土与非氧化物复合的耐火材料。     

矾土熟料和矾土均化料的性能及其在高铝浇注料中的应用

对矾土熟料和矾土均化料两种耐火原料的理化性能进行了比较,研究以其为骨料制备的水泥窑用高铝浇注料的性能.结果表明:经过均化提纯工艺制备的矾土均化料较矾土熟料理化性能均一稳定,并基本上克服了后者不同粒度间化学组成差异的问题;与矾土熟料相比,以矾土均化料为骨料制备高铝浇注料具有更好的性能,可以满足更高一级水泥窑用高铝浇注料指标的要求.     

矾土骨料对Al2O3-SiC-C铁沟浇注料性能的影响

为降低铁沟浇注料的原料成本,以粒度>1 mm的高铝矾土熟料GL-90和矾土均化料GL-88分别替代常规棕刚玉质Al2O3-SiC-C铁沟浇注料中>1 mm的棕刚玉颗粒,研究了这两种不同矾土骨料对铁沟浇注料的影响。结果表明:不同矾土骨料对铁沟浇注料的流动性、体积密度、强度以及抗渣侵蚀性均有不同程度的影响。相对矾土均化料而言,品位较高的高铝矾土熟料更适合作为铁沟浇注料中棕刚玉的替代品,以其为主要骨料制成的铁沟浇注料,其各项性能指标与以常规棕刚玉质铁沟浇注料的更为接近,而且在铁水温度不高、热冲击较小的中小型高炉上,这种铁沟浇注料与棕刚玉质铁沟浇注料的使用效果差别不大;而在铁水温度较高、热冲击大的高炉上,与棕刚玉质的使用效果差别较大,尤其是在撇渣器前端回旋区,应尽量使用棕刚玉质的铁沟浇注料。     

Na2O掺杂铝酸钙化合物物相转化与浸出性能

以分析纯试剂CaCO₃、Al₂O₃和Na₂CO₃为原料,在1350℃烧结1 h合成了Na₂O掺杂铝酸钙熟料,并采用XRD、SEM和EDS等方法研究了Na₂O掺杂CaO-Al₂O₃体系铝酸钙化合物的物相演变规律及熟料浸出性能。结果表明:当CaO和Al₂O₃的摩尔比为1.0时,CaO-Al₂O₃体系铝酸钙由CaO·Al₂O₃和12CaO·7Al₂O₃组成,而Na₂O掺杂铝酸钙熟料由CaO·Al₂O₃、12CaO·7Al₂O₃、Na₂O·Al₂O₃和Na₄Ca₃(AlO₂)₁₀组成。除形成含Na₂O化合物外,熟料中掺杂的Na₂O固溶于12CaO·7Al₂O₃中,而CaO·Al₂O₃中几乎不含Na₂O。随着熟料中Na₂O掺杂量的升高,12CaO·7Al₂O₃和Na₄Ca₃(AlO₂)₁₀的含量逐渐增加,CaO·Al₂O₃的含量逐渐降低;12CaO·7Al₂O₃和Na₄Ca₃(AlO₂)₁₀的结晶度逐渐降低,CaO·Al₂O₃的结晶度逐渐升高。Na₂O的掺杂提高了熟料在碳酸钠溶液中的浸出性能,并且使浸出渣中CaCO₃的空间群由R-3CH、P63/MMC两种转变为只含有R-3CH一种。     

矾土均质料对炮泥性能的影响

分别以粒度≤3 mm的电熔棕刚玉、高铝矾土熟料和矾土均质料为主要原料制备了高炉用无水炮泥,研究了加入量(w)均为30%的3种原料对炮泥性能的影响。结果表明:1)与高铝矾土熟料相比,矾土均质料孔隙率较低,用其制备的炮泥在获得良好塑性的条件下需要的焦油量较少;2)加入矾土均质料炮泥的常温耐压强度和高温抗折强度明显高于加入高铝矾土熟料炮泥试样的,其性能与加入棕刚玉炮泥的性能相近,并且炮泥性能具有良好的稳定性;3)加入矾土均质料炮泥具有优异性能的原因得益于矾土均质料化学组成和矿物组成均匀稳定,材料结构中存在大量发育良好的莫来石相。     

矾土基均质料在水泥窑用高铝高强耐火浇注料中的应用研究

本研究分别以Al2O3含量在80%的矾土基均质料和Al2O3含量在85%的矾土熟料作为骨料来制备水泥窑用耐火浇注料。研究了矾土基均质料和矾土熟料的理化性能,并测试分析了以这两种原料作为骨料制备水泥窑用高铝高强浇注料的性能。结果表明:⑴以矾土基均质料为骨料制备的耐火浇注料在体积密度上略低于以矾土熟料为骨料制备的耐火浇注料体积密度;⑵以矾土基均质料为骨料制备的耐火浇注料除体积密度外其它物理性能均优于以矾土熟料为骨料制备的耐火浇注料;(3)进一步证明了矾土基均质料作为骨料更加适合制备水泥窑用高铝高强耐火浇注料。     

Al2O3质原料种类和粒度对镁铝碳材料性能的影响

改变镁铝碳材料中Al2O3质原料的种类(分别为特级高铝矾土熟料和电熔刚玉)和粒度(特级高铝矾土熟料的粒度分别为5~3和3~1 mm,电熔刚玉的粒度分别为3~1和≤1 mm),经混练、成型、干燥、固化(180℃保温48 h)、热处理(1 600℃保温3 h)后,检测试样的显气孔率、体积密度、耐压强度、加热永久线变化和抗渣侵蚀性。结果表明:1)当Al2O3质原料种类相同时,Al2O3质原料的粒度越小,镁铝碳试样的加热永久线变化越大,抗渣侵蚀性越差;2)当Al2O3质原料粒度相同时,采用特级高铝矾土熟料的试样的加热永久线变化大于采用电熔刚玉的,抗高碱度渣侵蚀性也差于采用电熔刚玉的。     

骨料种类对铁水包用Al2O3-SiC-C砖性能的影响

骨料作为耐火材料的重要组成部分,决定着材料的各项性能。分别以粒度均为5～3、3～1和≤1 mm的高铝矾土、电熔棕刚玉、板状刚玉为骨料,以电熔白刚玉(≤0.045 mm)、SiC(≤0.075 mm)、活性α-Al₂O₃微粉(≤0.045 mm)和鳞片石墨(≤0.15 mm)等为基质,以热固性酚醛树脂为结合剂制备了Al₂O₃-SiC-C砖,研究了骨料种类(高铝矾土、电熔棕刚玉、板状刚玉)对Al₂O₃-SiC-C砖常温力学性能、高温力学性能和抗渣性能的影响。结果表明：以板状刚玉为骨料时,由于其较高的致密度和较低的杂质含量,使得Al₂O₃-SiC-C砖具有最优的高温力学性能和抗渣性能;以高铝矾土为骨料时,由于其较高的气孔率和杂质含量,导致试样高温力学性能和抗渣性最差。     

废旧高铝砖在LF精炼渣中的溶解行为研究

LF精炼渣中Al₂O₃通常来源于铝矾土,其成分与废旧高铝砖相近,因此可用废旧高铝砖替代铝矾土作为LF精炼炉的造渣剂。将废旧高铝砖切割为?17.3 mm×12.0 mm的试样与精炼渣分别在1 600℃反应5、10、15和25 min,分析了废旧高铝砖试样在精炼渣中反应不同时间后的溶解率、显微形貌及溶解后精炼渣成分,探讨了废旧高铝砖在精炼渣中的溶解机制。结果表明：高铝砖溶解后与精炼渣存在明显的边界层,精炼渣中MgO会优先扩散至边界层与试样溶解的Al₂O₃形成Al₂O₃-MgO固溶体,随着反应时间的增加,Al₂O₃-MgO固溶体逐渐增多,反应后期在试样表面形成Al₂O₃-MgO固溶层,抑制了溶解产物铝酸钙相向精炼渣中扩散;反应25 min后,高铝砖试样溶解率达35%,且与反应5 min后的精炼渣相比,精炼渣中Al₂O₃含量(w)由2...     

烧成温度对钛基铝酸盐水泥性能的影响

以钛铁渣和氧化钙为原料，在Al₂O₃-CaO-TiO₂系相图的CaAl₂O₄-CaAl₄O₇-CaTiO₃三角形中选择Al₂O₃、CaO、TiO₂质量分数分别为58%、34%、8%的组成点作为配料点，其铝酸盐碱度系数为0.9。经配料、混合、成型后分别在1 300、1 400和1 450℃保温30 min,待炉内温度冷却至接近1 200℃时，取出置于空气中急冷，再粉磨至0.088 mm方孔筛筛余≤10%,制得水泥熟料试样，然后分析其物相组成和显微结构，检测其凝结时间和强度。结果表明：随着烧成温度的提高，水泥熟料中的CA₂量逐渐增多，C₁₂A₇量逐渐减少。1 400℃烧成后水泥熟料试样中的CA量最多，凝结时间最短，早期强度最高。     

矾土熟料与均质矾土熟料性能及应用的对比研究

本文首先就化学组成,物理性能及微观结构将矾土熟料和均质矾土熟料进行对比,然后研究了矾土熟料和均质矾土熟料在浇注料中的应用,分别讨论了原料对试样常温性能和高温性能的影响.结果表明:均质矾土熟料微观结构均匀,封闭气孔较多,与矾土熟料相比,具有较大的晶粒尺寸,优异的致密度、较小的显气孔率和吸水率;以均质矾土熟料为主要原料制备的试样在常温性能方面表现优异,高温性能反而不及矾土熟料试样.     

防护装甲用抗弹Al2O3陶瓷研究进展

抗弹Al₂O₃陶瓷因其高硬度、低密度以及低成本,在防护装甲领域占有重要地位。本文详尽综述了抗弹Al₂O₃陶瓷的生产原材料选择、制备技术及发展趋势,比较了干压成型、等静压成型、凝胶注模成型及粉末微注射成型技术,与常压烧结、热压烧结、热等静压烧结等烧结工艺对抗弹Al₂O₃陶瓷性能的影响,阐述了发展抗弹Al₂O₃透明陶瓷以满足当代军事需求、抗弹Al₂O₃陶瓷增韧化以克服其高脆性、低韧性的应用屏障,为抗弹Al₂O₃陶瓷的更多应用提供可能。     

不同复合烧结助剂对气压烧结Si3N4陶瓷性能的影响

以Y₂O₃/Al₂O₃、Al₂O₃/MgO和Y₂O₃/Al₂O₃/MgO等为复合烧结助剂,研究烧结助剂类别及烧结温度（1 750、1 800、1 850℃）对气压烧结Si₃N₄陶瓷致密化、显微结构以及力学性能的影响。结果表明：以Y₂O₃/Al₂O₃为烧结助剂所制备样品的抗折强度、硬度和断裂韧性优于其他两种复合助剂制备试样的;Y₂O₃/Al₂O₃复合助剂有利于显微结构中高长径比β-Si₃N₄晶粒的形成。当烧结温度为1 800℃时,以Y₂O₃/Al₂...     

高铝质钒铁渣的性能研究及其在浇注料中的应用

为了合理利用钒铁渣,研究了高铝质钒铁渣的基本性能并以钒铁渣为骨料应用于高炉出铁沟Al_2O_3-SiC-C浇注料中,探讨了钒铁渣对该浇注料常温性能和抗渣侵蚀性的影响。结果表明:1)钒铁渣的主要物相为富铝尖晶石、铝酸钙和钙镁铝石,与高铝矾土GL-80原料相比,除MgO和CaO的含量不符之外,其他指标都满足且优于高铝矾土GL-80的,其价格低廉,热膨胀系数较小,可持续开发利用。2)将钒铁渣用于制备高炉出铁沟用Al_2O_3-SiC-C浇注料,对浇注料的体积密度、常温强度影响不大,抗渣侵蚀性有所改善,能满足生产和使用要求。因此,钒铁渣作为矾土的替代物具有一定的可行性。     

Na2O-Al2O3-SiO2-P2O5玻璃的结构和析晶性能研究

采用熔融-淬冷法制备了不同(Al₂O₃+P₂O₅)含量的碱铝硅酸盐玻璃,通过拉曼光谱、X射线衍射光谱、扫描电镜研究了其结构特征和析晶性能。发现随着(Al₂O₃+P₂O₅)含量减少,玻璃中Na₂O含量增加,玻璃化转变温度从685 ℃降低到622 ℃,当减少至摩尔分数为22%时,出现析晶峰且起始析晶温度降低。拉曼光谱表明Q⁴_P对应的拉曼峰强度变低且逐渐向低波数方向移动,说明Na₂O作为网络修饰体使硅酸盐玻璃结构逐步解聚,玻璃的析晶能力逐渐增强。结果表明:当(Al₂O₃+P₂O₅)摩尔分数为22%时热处理后的样品存在晶型转变,700 ℃热处理时以NaAlSiO₄霞石晶体为主,900 ℃时转变为以Na_6.8Al_6.3Si_9.7O₃₂霞石晶体为主。当(Al₂O₃+P₂O₅)的摩尔分数为21%和20%时,热处理后的样品能稳定析出Na₃PO₄和Na_6.8Al_6.3Si_9.7O₃₂晶体。热处理后的样品析出了耐酸侵蚀性较差的富磷相和Na₃PO₄晶体,导致化学稳定性变差。     

低铝硅比条件下硫铝酸盐水泥熟料中钙铝黄长石相的演变及形成动力学

为揭示低铝硅比（质量比）条件下硫铝酸盐水泥熟料中低水化活性钙铝黄长石相（C₂AS）降低熟料质量的作用机制,固定铝硅质量比为 2,通过改变煅烧温度及保温时间制备了一系列熟料。采用 X 射线衍射结合 Rietveld 方法和热重-差示扫描量热法,研究了 C₂AS 的演变过程。结果表明：950～1 200 ℃范围内 C₂AS 主要由 CaO、SiO₂以及 Al₂O₃反应而来;当温度超过 1 200 ℃时,C₂AS 主要由 C₄A₃$分解出的 CA 及 CaO 与残留的 Si O₂反应形成。反应动力学分析表明：超过 1 200 ℃时 C₂AS的形成主要由 Ca²⁺的扩散过程控制,其反应活化能为（305±20） k J/mol。本研究为硫铝酸盐水泥熟料煅烧过程中低品位铝矾土的使用提供了理论指导。     

氧化铝纤维增强氧化铝基复合材料研究进展

与传统金属材料相比，氧化铝纤维增强氧化铝基(Al₂O₃/Al₂O₃)复合材料因具有比强度高、密度低、耐高温和抗氧化等特点，已经成为新一代备受国内外学者关注的航空航天热结构复合材料。本文介绍了目前常用的氧化铝纤维及其基本性能，总结了Al₂O₃/Al₂O₃复合材料中常用的界面相及其对复合材料性能的影响规律，归纳了Al₂O₃/Al₂O₃复合材料的制备工艺及性能，指出了该材料未来的发展趋势，旨在为国内Al₂O₃/Al₂O₃复合材料的研究提供借鉴和参考，促进Al₂O₃/Al₂O₃复合材料在航空航天领域热端高温部件上的广泛应用。     

铁相组分对铁相和高铁低钙水泥熟料水化性能及抗侵蚀性能影响

随着国家海洋战略的提出,大量水泥基材料被应用到海洋工程建筑中,海洋环境对水泥基材料的侵蚀破坏也愈发受到人们的广泛关注。研究表明,水泥中的铁相具有较好的抗侵蚀性能,而铁相中Al₂O₃和Fe₂O₃的摩尔比(Al/Fe,下同)是影响铁相抗侵蚀性能的主要因素。本文设计并烧成了两种铁相单矿C₄AF和C₆A₂F(Al/Fe分别为1和2),以及铁相为C₄AF或C₆A₂F的高铁低钙硅酸盐水泥熟料(铁相质量分数均为20%)。通过对铁相单矿C₄AF和C₆A₂F,以及高铁低钙水泥熟料进行X射线衍射、水化热、抗压强度、抗硫酸盐侵蚀能力和固化氯离子能力等测试,探究Al/Fe对铁相单矿和高铁低钙水泥熟料各项性能的影响。结果表明,随着Al/Fe增大,铁相晶面间距变小,氯离子固化能力增强,而抗硫酸盐侵蚀能力有所下降。同时,熟料中铁相含量提高促进了C₃S的水化,且Al/Fe高的熟料促进效果更加明显。铁相的Al/Fe提高,水泥熟料的氯离子固化能力增强,而抗硫酸盐侵蚀性能下降则较小。     

化学链燃烧过程Fe2O3/Al2O3载氧体表面CH4反应：ReaxFF-MD模拟

借助ReaxFF-MD方法,对化学链燃烧过程Al₂O₃负载Fe₂O₃载氧体（Fe₂O₃/Al₂O₃）表面CH₄反应过程模拟,探究Al₂O₃惰性载体对Fe₂O₃-CH₄体系燃烧过程的调控机制。研究发现添加Al₂O₃惰性载体改变了化学链燃烧过程中Fe₂O₃载氧体反应性和Fe₂O₃/Al₂O₃-CH₄反应体系的热力学和动力学行为。主要是促进了Fe₂O₃载氧体表面CH₄氧化,并对CH₄反应过程、中间体、产物及其反应速率和放热量等均具有显著促进和调控作用。原因在于Al₂O₃惰性载体对Fe₂O₃活性相中晶格氧的活化作用促进了晶格氧的迁移-扩散-释放。添加惰性载体增强了Fe₂O₃载氧体在化学链燃烧过程晶格氧释放速率和释放量,有利于CH₄氧化燃烧向合成气的高效、清洁转化,强化了化学链燃烧过程,满足当前能源高效转化和碳减排目标。     

化学链燃烧过程Fe2O3/Al2O3载氧体表面CH4反应：ReaxFF-MD模拟

借助ReaxFF-MD方法,对化学链燃烧过程Al₂O₃负载Fe₂O₃载氧体（Fe₂O₃/Al₂O₃）表面CH₄反应过程模拟,探究Al₂O₃惰性载体对Fe₂O₃-CH₄体系燃烧过程的调控机制。研究发现添加Al₂O₃惰性载体改变了化学链燃烧过程中Fe₂O₃载氧体反应性和Fe₂O₃/Al₂O₃-CH₄反应体系的热力学和动力学行为。主要是促进了Fe₂O₃载氧体表面CH₄氧化,并对CH₄反应过程、中间体、产物及其反应速率和放热量等均具有显著促进和调控作用。原因在于Al₂O₃惰性载体对Fe₂O₃活性相中晶格氧的活化作用促进了晶格氧的迁移-扩散-释放。添加惰性载体增强了Fe₂O₃载氧体在化学链燃烧过程晶格氧释放速率和释放量,有利于CH₄氧化燃烧向合成气的高效、清洁转化,强化了化学链燃烧过程,满足当前能源高效转化和碳减排目标。