组成对MgO-ZrO2-CaO系合成料结构与性能的影响

以脱硅锆、轻烧氧化镁、消石灰为原料，进行了MgO-ZrO2-CaO系原料的合成，研究了化学组成(包括ZrO2含量、CaO／ZrO2比)，烧成温度，杂质等对合成料性能和组织结构的影响。     

钾长石含量对硬质粘土烧结的影响

以硬质粘土粉(w(Al2O3)>38%,粒度为0.002～0.11mm)和钾长石粉(w(K2O Na2O)=13.13%,粒度为0.005～0.11mm)为原料,配制成钾长石粉加入量分别为0、3.76%、5.30%和6.84%的试料(对应的w(K2O Na2O)分别为0.11%、0.6%、0.8%和1.0%),湿磨2h,烘干后以150MPa压力压制成20mm×10mm的试样,然后在1500～1600℃煅烧3h。对煅烧后试样进行了物理性能检测、物相分析和显微结构分析,以研究钾长石含量对粘土烧结的影响。结果表明:钾长石粉加入前后试样的烧结温度分别为1550℃和1500℃;加入钾长石能消除粘土原料煅烧过程中形成的方石英相,使烧成试样中只出现莫来石晶相;加入3.76%～6.84%钾长石粉的试样中莫来石含量达61%～66%,并且莫来石发育较好,呈针状,长度达8μm,直径约0.5μm。     

熔盐法制备氧化锆-莫来石复合粉体

以锆英石为原料，采用熔盐合成法制备出了氧化锆-莫来石复合粉体。首先以锆英石和碳酸钠在900℃下煅烧3h制备出Na2ZrSiO5，然后将其与硫酸钠、硫酸铝在1000℃下保温3h制备出氧化锆．莫来石复合粉体。产物经X射线衍射（XRD），扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）检测，复合粉体中莫来石呈晶须状，直径50～100nm，长度2-5μm。ZrO2呈球状颗粒，直径50～100nm。以该方法制备氧化锆-莫来石复合粉体具有产物纯度高，合成温度低等特点。     

B4C-部分石墨化炭黑复合粉体的合成及其抗氧化性

分别以64.7%的硼粉 35.3%的炭黑或55%的硼粉 45%的炭黑为试样组成,分别在真空和非真空条件下,采用自蔓延燃烧法于1400℃保温10~20min进行了B4C-部分石墨化炭黑复合粉体的合成研究。采用XRD、SEM及电子探针等方法对合成粉体的物相及形貌进行了分析;以差热法(TG-DSC)研究了合成粉体的氧化特性。结果表明:炭黑和硼粉加入量(w)分别为45%和55%时,经自蔓延燃烧反应后可以得到粒度均匀的碳化硼(B4C)粉体,且碳黑已部分石墨化。与工业B4C相比,复合粉体中的B4C具有更好的保护碳不被氧化的特性。     

石英质捣打料的烧结性能研究

以大容量中频炉用石英质捣打料为对象,研究在不同烧结温度、添加不同含量促烧剂条件下烧结捣打料的性能。结果表明,石英平均晶粒度为550μm;α-磷石英向α-方石英的相变温度约为1250℃;随着促烧剂含量的增加,1100℃烧结试样的线变化率总体呈增大趋势,1600℃烧结试样的线变化率先增大后减小,试样的显气孔率总体呈降低趋势,捣打料的耐压强度均随促烧剂含量的增加而逐渐增大;促烧剂对捣打料中温烧结强度影响明显,其高温烧结则主要依赖于石英粉体。     

炭化温度对掺杂改性树脂炭结构及其抗氧化性能的影响

研究了炭化温度对掺杂改性树脂炭结构及其抗氧化性能的影响。借助于X射线衍射仪、红外光谱仪、扫描电子显微镜和差示扫描量热仪对掺杂改性树脂炭化后的炭结构及其抗氧化性能进行了表征。结果表明:在埋炭条件下,炭化温度对掺杂改性树脂炭化后的炭结构有显著影响:随炭化温度升高,掺杂改性树脂炭化后的炭结构逐渐向石墨化碳结构方向演化;当炭化温度为600℃时,掺杂物表面开始有大量碳晶须生成,晶须的直径约为50~100nm,长度约为几百纳米,随炭化温度升高,碳晶须长径比提高,但碳晶须的产量逐渐下降;当炭化温度为1 000℃时,掺杂物表面生成大量的碳微球,碳微球的直径约为100~500nm。与树脂炭相比,掺杂改性树脂炭化后碳产物的氧化峰值温度提高了约80℃。     

含镁铝尖晶石的铝酸钙水泥中物相分布状态对流变特性的影响

合成了3种不同配比含镁铝尖晶石的铝酸钙水泥(CAM)。借助X射线衍射和扫描电子显微镜对合成的水泥试样进行了物相组成和显微结构分析,使用电导率仪、维卡仪和流变仪测定了CAM水泥净浆的水化和流变特性。结果表明:当水泥中镁铝尖晶石(MgAl2O4,MA)分布在一铝酸钙(CaAl2O4,CA)周围时,MA阻碍了CA与水的接触,水泥水化较难进行,水泥砂浆凝结时间较长,水泥净浆的屈服应力、表观黏度和触变性较小,储能模量G’增长速率也较小。MA和CA交错分布时,CA晶粒外形不规整,与水接触面积较大,水泥水化较易进行,水泥砂浆凝结时间较短,水泥净浆的屈服应力、表观黏度和触变性较大,储能模量G’增长速率也较大。而当MA分布于CA晶粒之间时,CA晶粒发育完整,水泥溶解过程较慢,水泥凝结时间和流变参数都处于中间值。     

金属铝粉对刚玉尖晶石浇注料抗爆裂性能的影响

以板状刚玉、铝镁尖晶石为主要原料,纯铝酸钙水泥为结合剂,外加不同含量的粒度≤0.15 mm的金属铝粉,制备刚玉尖晶石低水泥浇注料。测定各组试样的抗爆裂温度,并借助于SEM进行了显微结构分析,用压汞法进行孔径分布分析,用压差法进行透气度分析。研究了金属铝粉对刚玉尖晶石浇注料抗爆裂性能的影响,探讨了金属铝粉在浇注料中的造孔机理和防爆作用。结果表明,随着铝粉加入量的增加,刚玉尖晶石浇注料的抗爆裂温度呈现先升高后降低的趋势,这与其透气度的变化趋势一致,说明透气度直接影响了试样的爆裂温度。随着铝粉加入量的增加,浇注料在硬化过程中的放热峰发生稳步前移,但当加入量高于0.075%时,放热峰大幅前移,这样反而不利于排气通道的形成。显微结构分析发现,添加金属铝粉后浇注料的气孔的数目均显著增多,且随着铝粉加入量的增加,气孔孔径也有增大的趋势。     

不同微粉对刚玉质浇注料性能的影响研究

在刚玉质低水泥浇注料中分别引入SiO2微粉和Al2O3/SiO2凝胶粉,研究了试样经烘烤(110 ℃×24 h)和烧成(分别为1100 ℃×3 h和1500 ℃×3 h)后的气孔率、体积密度、线变化率、抗折强度及耐压强度等物理性能.研究结果表明:在刚玉质低水泥浇注料中加入Al2O3/SiO2凝胶粉和SiO2微粉均能有效地降低气孔率,提高其体积密度和强度;但微粉的引入使试样的线变化率增大,且随着热处理温度的提高,影响更加显著.微粉的引入可以有效地改善浇注料中物料的填充行为及烧结行为,从而提高浇注料的密度与强度;在浇注料中加入6wt%的SiO2微粉或6wt%的Al2O3/SiO2凝胶粉可使浇注料获得较好的综合物理性能.