CeO2 和MgO助烧剂对矾土基莫来石合成料烧结的影响

以高铝矾土碎矿(w(Al2O3)为75%~84%)和煤矸石(w(Al2O3)约45%)为原料,按矾土基莫来石合成料的设计成分要求(w(Al2O3)为68%~72%)进行配比,于1500~1700℃分别保温3h煅烧合成了矾土基莫来石,并分别研究了助烧剂CeO2和MgO单独加入,CeO2 MgO复合加入,复合加入时CeO2与MgO的比例以及复合加入量对矾土基莫来石合成料烧结性能的影响。结果表明:加入CeO2 MgO复合助烧剂比单独加入CeO2或MgO的促烧结效果要好,当CeO2 MgO外加量为0.75%,CeO2与MgO质量比为1/1时,可使试样的烧结温度降至1600℃(不加助烧剂的为1700℃),得到显气孔率0.9%,体积密度为2.84g·cm-3,荷重软化开始温度为1570℃的合成莫来石;显微结构分析表明,此合成料荷重软化温度较高的原因是发育良好的柱状莫来石构成了交错连锁的网络结构,同时TiO2大部分固溶在莫来石晶体中。     

Al2O3-Al-C材料加热过程的变化

按w(板状刚玉)=84%,w(铝粉)=8%,w(α-Al2O3微粉)=6%,w(鳞片石墨)=2%的配比配料,外加3%热固性酚醛树脂作结合剂,成型后于200℃烘烤24h。在埋炭条件下于600～1400℃保温3h加热处理,冷却后测量试样的线变化率、显气孔率和常温耐压强度,并分析部分试样的孔径分布、相组成和显微结构,同时测定烘烤后试样在600℃、800℃、1000℃、1200℃和1400℃下的热态抗折强度,以分析该材料在加热过程的变化。结果表明,试样在600～1400℃埋炭加热过程中的变化可大致分为3个阶段:1)600～800℃,金属Al于660℃熔化,促进试样致密化,在800℃时已有少量Al4C3和AlN生成,使加热后试样的致密度和强度增大;2)800～1200℃,大量生成Al4C3和AlN,Al4C3和AlN填充在刚玉骨架结构中,试样的显气孔率进一步减小,常温耐压强度和热态抗折强度进一步增大;3)1200～1400℃,金属Al消失,Al4C3含量减少,部分与N2反应转化为AlN,试样的显气孔率略有降低,常温耐压强度和热态抗折强度略有增大。由此可见,随着加热温度的提高,材料的结合方式从碳结合转变为碳和金属铝复合结合,最后逐渐转变为碳和非氧化物复合结合。     

微粉对矾土基超低水泥浇注料性能的影响

以高铝矾土熟料为主原料 ,加入 2 %的铝酸钙水泥及总量为 6 %的Al2 O3 微粉和SiO2 微粉 ,配制了矾土基超低水泥浇注料 ,研究了微粉对浇注料的烧结性能、力学性能及热震稳定性的影响。结果表明 :(1 )SiO2 微粉对浇注料的促烧结作用优于Al2 O3 微粉。这是因为与Al2 O3 微粉相比 ,由气相沉积生成的SiO2微粉的粒度小 ,比表面积大 ,活性较高。 (2 )随着SiO2微粉加入量的增加 ,在 1 1 0 0℃和 1 4 0 0℃处理后的常温强度以及在 1 30 0℃和 1 4 0 0℃下的高温抗折强度和抗热震性明显提高。这是由于引入的SiO2 微粉在高温下与Al2 O3 反应生成的针状莫来石穿插进入刚玉骨架 ,起着明显的强化和韧化作用     

高岭土在碳热还原氮化过程中的相变

系统研究了苏州高岭土碳热还原氮化合成SiAlON过程在不同温度下的相变。对试样的XRD、SEM以及EDXA分析结果表明 ,1 30 0℃之前 ,试样中没有氮化物生成 ,物相为莫来石、石英和方石英 ;1 30 0℃时 ,高岭土开始发生氮化反应 ,生成过渡型SiAlON和β SiAlON。此时 ,石英和方石英相基本消失 ;1 4 0 0℃时 ,过渡型SiAlON、β SiAlON和X SiAlON三相共存 ,β SiAlON有所增多并有少量刚玉相生成 ;从 1 4 50℃到 1 550℃ ,Z值为 3的β SiAlON成为惟一的氮化产物 ,与少量SiC和刚玉相并存。莫来石在 1 50 0℃时完全消失     

低碳Al2 O3-β-SiAlON烧成滑板的热机械性能及显微结构

用10%的矾土基β-SiAlON替代普通铝碳烧成滑板中的部分炭素材料和刚玉,研究了低碳Al2O3-β-SiAlON烧成滑板的高温抗折强度、抗热震性能及显微结构。研究结果显示:这种滑板材料与普通烧成铝碳滑板材料相比较,碳含量降低了4%~6%,但在中、高温(1000~1400℃)强度有明显提高,抗热震性略有改善。其主要原因是引入的矾土基β-SiAlON与刚玉之间有较紧密的直接结合,起到了强化、韧化的作用。     

C-Si复合还原氮化合成矾土基β-SiAlON

设计β-SiAlON的z值为3,以68%的生矾土(粒度≤0.074mm,烧后Al2O3含量约68%)、13%的硅粉(粒度≤0.021mm)和19%的炭黑(粒度≤5μm)为原料混合均匀后,装入坩埚中,在氮化炉中分别于1100℃、1200℃、1300℃、1350℃、1400℃、1450℃、1500℃和1550℃氮化处理6h后,测氮化后试样的质量变化率,并借助XRD、SEM及EDS等手段,同时研究了C-Si复合还原氮化合成矾土基β-SiAlON的反应过程。研究结果表明:(1)采用C-Si复合还原氮化的试样,在1100~1200℃时主要是Si与氮气和SiO2反应生成的Si2N2O;1300~1400℃时,C开始参与还原氮化反应,体系中开始有β-SiAlON生成;1450~1550℃时,β-SiAlON量逐渐增多,1500℃达到最大值。(2)与单一采用C、Si的试样相比,采用C-Si复合还原氮化的试样生成的β-SiAlON含量相对高,结晶形貌相对较好。     

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1 250～1 400℃,2～3.5MPa应力下弯曲蠕变性能.结果表明:1 250～1 400℃间,材料的弯曲蠕变过程可以分为两个阶段:30 min以前为减速蠕变阶段,减速指数m在0.5～0.9之间;30 min～3 h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280～335 kJ/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.     

β-sialon结合刚玉复合材料的性能

研究了矾土基β－sialon结合刚玉复合材料在高温使用下的力学性能、抗热震性、抗氧化及抗K2CO3的侵蚀等性能，并和氧化铝基β－sialon结合刚玉复合材料的性能进行了对比。结果表明：矾土基β－sialon结合刚玉复合材料的高温抗折强度在相同条件下均高于氧化铝基β－sialon结合刚玉复合材料；相间条件下，矾士基β－sialon结合刚玉复合材料热震后的残余抗析强度均高于氧化铝基β－sialon结合刚玉复合材料；β－sialon结合刚玉复合材料的氧化过程呈保护型氧化．温度高于1250℃时，矾土基β-sialon结合刚玉复合材料的氧化速率比氧化铝基β-sialon结合刚立复合材料的低；在1300℃的K2CO3液中侵蚀6h后．β-sialon结合刚玉复合材料的抗K2CO3侵蚀性能比刚玉砖和高铝砖好得多。     

自主创新,发展新型优质耐火材料

讨论了今后我国耐火材料品种、结构、调整、升级的问题,应当以自主创新为主旋律,充分利用资源优势发展有自己特色的新型质合成原料和高效制品,还介绍了近两三年来这方面的一些科技成果。     

ZrO2加入物对刚玉—莫来石系烧结材料高温力学性能的影响

本文研究了加入15～40％ZrO2对刚玉一莫来石系耐火材料高温力学性能的影响及其与显微结构变化的关系。结果表明，在刚玉一莫来石系材料里引进ZrO2，在20～800℃低温阶段降低强度；在1300～1500℃高温阶段提高强度和抗蠕变性；在1000～1200℃，在强度一温度曲线上出现“谷”的特征。这些力学性能变化与相应的显微结构特征(包括结构骨架强度、微裂纹密度、晶界固溶强化等)的变化有密切关系。