硅钼间化合物的研究及应用

从3种硅钼间化合物的基本性质出发,评述了各自的优良性能和本质缺陷。并对3种化合物当前的制备技术、改性方法以及应用情况作了介绍,希望对相关领域科研工作者全面了解这3种硅钼间化合物的研究现状提供方便。     

Sialon-SiC耐磨陶瓷的制备及液固冲蚀磨损性能研究

为解决钻探设备关键零部件磨损失效和寿命短的难题,制备新型高耐磨低成本先进陶瓷材料具有重要的科学价值.以Si,Si3N4,Al2O3,AlN和SiC等为原料,通过氮化反应烧结制备Sialon-SiC复相耐磨陶瓷材料,其主要物相为β-Sialon和α-SiC,其中β-Sialon晶粒呈长柱状.加入30%细颗粒SiC可显著提高Sialon-SiC复相陶瓷液固冲蚀磨损性能.SiC细颗粒的"阴影效应"能够保护背向冲蚀面的基体相免受冲蚀破坏.Sialon-SiC复相陶瓷的液固冲蚀磨损主要表现为材料内的气孔边缘、缺陷区域和基体的凿削和切削.     

碳热还原氮化菱镁石和铝矾土合成MgAl_2O_4-SiAlON的物相演变

以菱镁石和煅烧铝矾土为主要原料,焦炭为还原剂,在氮气中采用碳热还原氮化法合成MgAl2O4-SiAlON材料,并利用XRD研究了试样在1 350、1 400、1 500和1 600 ℃下分别保温3 h处理后产物的物相变化及配碳量(分别为理论配碳量、过量50%和过量100%)对反应产物的影响.结果表明:(1)不同温度处理后的反应产物均存在MgAl2O4相和SiAlON相,增加配碳量有利于SiAlON相的生成.本试验确定合成MgAl2O4-SiAlON的适宜工艺条件为:氮化温度1 500 ℃,配碳过量50%.(2)配碳过量50%时,在1 350和1 400 ℃处理后产物中含有MgAl2O4、α-Al2O3和MgAl2Si4O6N4相,1 500 ℃处理后为MgAl2O4和β-SiAlON,1 600℃处理后为MgAl2O4和Mg1.25Si1.25Al1.25O3N3.     

外加FeSi75对Sialon-Si_3N_4-SiC耐液固两相流冲蚀磨损的影响

以工业级Si_3N_4粉、FeSi75合金粉、Al_2O_3微粉、SiC颗粒等为原料,在最终温度1450 ℃下保温3 h,氮化反应烧成制备了Sialon-Si_3N_4-SiC复相耐磨材料.采用XRD、SEM等方法分析研究了外加FeSi75合金粉在0%～20%(质量分数, 下同)范围内的不同加入量对制得的复相耐磨材料性能和液固两相流冲蚀磨损的影响.结果表明:当外加FeSi75合金粉达到20%时,试样的体积密度为2.54 g/cm~3,抗弯强度达到71.38 MPa.随着FeSi75合金粉的增加,其耐液固两相流冲蚀磨损性能得到改善,加入20%FeSi75合金粉的试样,在相同实验条件下具有比95 Al_2O_3瓷更优的耐液固两相流冲蚀磨损的性能.     

MoSi2高温氮化行为的研究

以MoSi2粉体为原料，分别在1400、1500、1600、1700℃温度下，0．9MPa氮气气氛条件下保温3h，研究了MoSi2的高温氮化行为。XRD、SEM和EDS研究结果表明：MoSi2的氮化产物主要有Mo5Si3和Si3N4，同时还有SiO2和Si2N2O生成，氮化生成的Si3N4呈针柱状。MoSi2氮化后生成的Si3N4的量随氮化温度的升高而增加。     

高温氮化反应制备α-Sialon

采用Si_3N_4、AlN和Li_2CO_3为原料,以Y_2O_3、CaF_2为添加剂,利用高温氮化反应合成得到不同阳离子掺杂的α-Sialon.并借助XRD和SEM等测试手段,研究了合成温度(1450, 1500, 1600, 1700 ℃)、添加剂(5.0%CaF_2、5.0%Y_2O_3、2.5%CaF_2+2.5%Y_2O_3,质量分数, 下同)等因素对试样反应产物的物相组成、晶面间距及晶粒微观形貌的影响.结果表明:采用Si_3N_4、AlN和Li_2CO_3等为原料,以(2.5%Y_2O_3+2.5%CaF_2)作为复合添加剂,利用高温氮化法在0.9 MPa的流动氮气中1700 ℃下保温3 h合成得到了不同阳离子掺杂的α-Sialon,在显微形貌中可见到长柱状晶粒.提高反应温度能够促进α-Sialon的合成;不同添加剂的试样由于阳离子的离子半径以及Al、O固溶量的不同导致形成的α-Sialon晶面间距不同.     

高铝质耐高温材料的热态固体粒子冲蚀磨损行为

采用自行设计的气流喷砂式热态固体粒子冲蚀磨损试验机,在空气气氛和90°攻角条件下,研究了冲蚀粒子大小(36#和90#SiC)以及不同温度(室温、1000、1200、1400 ℃)对高铝砖冲蚀磨损行为的影响.结果表明:冲蚀粒子大小对高铝砖的冲蚀磨损作用影响显著.高铝砖冲蚀率随温度升高逐渐减小,1200 ℃时达到最小,为10 mg/g.1000 ℃和室温下样品表现出脆性材料冲蚀特征.1200 ℃高温下样品的塑性和韧性提高,大大削弱了冲蚀粒子的动能,且骨料与基质的结合强度提高,使得抗冲蚀能力得到增强.     

高铝粉煤灰加入量对Al2O3-SiC-C浇注料抗高炉渣性能的影响

以棕刚玉(w(Al_2O_3)≥95.00%,粒度8~1mm,≤1mm),SiC(w(SiC)≥90.00%,粒度≤0.088mm),铝酸盐水泥,α-Al_2O_3微粉,SiO_2微粉,高温沥青等为原料,研究了高铝粉煤灰加入量(质量分数,下同)分别为0、3%、6%、9%和12%时对Al_2O_3-SiC-C质浇注料物理性能和抗渣性能的影响。结果表明随着高铝粉煤灰加入量的增加并达到9%时,Al_2O_3-SiC-C质浇注料的线变化率略有增大,抗渣性能与未添加粉煤灰的浇注料的相当;当高铝粉煤灰添加量增加并达到12%时,试样的抗高炉渣侵蚀的能力开始较明显下降。     

油气钻探技术中耐磨材料的研究进展

在油气钻探行业,一些钻井重要零部件的磨损问题严重制约了钻探技术的发展,特别是泥浆泵缸套、柱塞、套管、潜孔锤活塞与套管等部件磨损情况严重,使用寿命短,需要经常停钻维修,造成较大的经济损失.本论文分析了油气钻探行业一些重要的易磨损部件及磨损形式和损毁机理,比较了现用主要耐磨损材料:耐磨铸铁、合金钢和硬质合金以及Al2O3陶瓷、ZrO2陶瓷、Sialon基复相陶瓷的使用情况和需要解决的问题,通过比较提出采用Sialon基复相陶瓷来制备油气钻探行业的耐磨部件是一种可行的技术途径.