冲击板用镁质浇注料的组成对其性能的影响

以高纯镁砂、电熔镁砂、α-Al2O3微粉、亚白刚玉粉、镁铝尖晶石粉及SiO2微粉为原料,制备了冲击板用镁质浇注料。研究了添加MA尖晶石(质量分数分别为0、5%、8%、12%)及α-Al2O3微粉与亚白刚玉粉混合物(质量分数分别为5%、10%、15%、20%)对浇注料性能的影响。结果表明:(1)MA尖晶石添加量为8%时,经1550℃3h和1100℃3h烧后试样的抗折强度都比较高,两者强度比接近1,可判断材料的抗剥落性和抗热震性较好;固定MA尖晶石添加量为6%,α-Al2O3微粉与亚白刚玉粉混合物加入量在5%～10%范围内,试样高、中温烧后强度比更趋近1,具有更好的抗剥落性和抗热震性。(2)SEM分析显示了方镁石与MA尖晶石颗粒多呈直接结合,这有利于提高材料的高温强度。(3)添加的MA尖晶石作为晶核,能促进α-Al2O3微粉和亚白刚玉粉与MgO反应形成原位尖晶石,同时促进烧结和部分抑制MA尖晶石生成时过度的体积膨胀。     

NiFe2O4惰性阳极的制备及其电解腐蚀机理

以Fe2O3和NiO为主要原料,添加2%(按质量计)MnO2,采用固相烧结工艺制备了NiFe2O4惰性阳极.用X射线衍射和扫描电子显微镜对材料的组成和微观结构进行了研究,测量了样品在冰晶石熔盐中不同电流密度下的电解腐蚀速率,并对其腐蚀机理作了初步探讨.结果表明:惰性阳极由NiO和NiFe2O4尖晶石两相组成,MnO2作为固溶体在尖晶石晶界处富集.电解腐蚀呈现出物理化学溶解过程,熔盐对试样的电解腐蚀首先要在晶界处发生反应生成更稳定的FeAl2O4相,而FeAl2O4相结构致密,冰晶石熔盐通过该相向NiFe2O4尖晶石晶粒内扩散速度减慢,从而降低了腐蚀速率.     

MnO2添加剂对镍铁尖晶石基惰性阳极耐腐蚀性的影响

以氧化物NiO和Fe2O3为原料,添加氧化物MnO2,采用高温固相烧结法制备了NiFe2O4基惰性阳极材料,采用失重法测量了阳极试样的静态热腐蚀速率,并对其腐蚀机理进行了初步探讨. 实验结果表明,添加2%(ω) MnO2粉末的惰性阳极试样的静态热腐蚀速率最低. 由于掺杂的MnO2在晶界处富集,熔盐对晶粒的腐蚀首先在晶界处发生反应生成Mn2AlO4相,而Mn2AlO4相结构致密,冰晶石熔盐通过该相向NiFe2O4尖晶石晶粒内扩散速度减慢,从而降低了腐蚀速率.     

科技简讯

NiFe2 O4 及添加TiO2 的尖晶石的烧结过程　　以NiO和Fe2 O3 为主要原料 ,通过添加少量TiO2 粉末来改善NiFe2 O4试样的烧结过程。研究了NiFe2 O4和TiO2-NiFe2 O42种样品在反应烧结过程中的热力学及动力学条件 ,同时利用球模型推导的扩散机制的烧结方程测算出 2种材料的烧结活化能。结果表明 ,NiO和Fe2 O3 固相烧结过程是固相反应和致密化过程同时进行的 ;添加质量分数为 1 %TiO2 粉末 ,当合成温度为 1 2 5 0℃时 ,TiO2 -NiFe2 O4样品就已达到致密 ,其烧结活化能由NiFe2 O4样品时的2 4 5 .36kJ/mol降低为 1 4 2 .71kJ/mol。…     

碳化硅晶须对导热有机硅电子灌封胶性能的影响

以端乙烯基硅油为基胶、三氧化二铝(Al2O3)为主导热填料,并添加少量β-碳化硅晶须(SiCw),制备了导热有机硅电子灌封胶,研究了SiCw用量对灌封胶性能的影响。结果表明,添加少量SiCw能有效提高灌封胶的热导率,并提高其拉伸强度、扯断伸长率和硬度,但黏度有所上升。当SiCw用量为填料总质量的5%时,灌封胶的热导率从0.565 W/m.K提高到0.623 W/m.K,提高了10.3%;拉伸强度从1.23 MPa提高到1.5 MPa,提高了22%,黏度为5 800 mPa.s。扫描电镜显示,添加SiCw有利于形成导热通路、增加与基体的界面结合力,从而提高灌封胶的热导率和拉伸强度。     

FeAl_2O_4对方镁石-铁铝尖晶石质耐火材料性能的影响

以高纯镁砂(5~2、≤2和≤0.088 mm)、电熔铁铝尖晶石(3~1和≤0.088 mm)为原料,亚硫酸纸浆废液为结合剂,配料混练后机压成型为36 mm×36 mm及25 mm×25 mm×140 mm的试样,经110℃24 h烘干,然后于1 650℃3 h热处理。采用热膨胀仪、弹性模量仪、SEM等对试样进行了分析研究,分别研究了FeAl2O4粒度(3~1或≤0.088 mm)及加入量(质量分数为0、2%、4%、6%、8%、10%、12%)对方镁石-铁铝尖晶石质耐火材料性能的影响。结果表明:随着FeAl2O4添加量的增加,试样的常温强度、线膨胀系数、弹性模量降低。FeAl2O4以细粉形式加入时,试样的常温强度、弹性模量比以颗粒形式加入的要大;加入约4%(w)FeAl2O4就能明显改善镁质制品的抗热震性,其抗热震提高的机制以微裂纹增韧为主;固定尖晶石加入量为8%(w),尖晶石以细粉形式加入时,试样中FeAl2O4可完全反应为(Mg,Fe)Al2O4,以颗粒形式加入时,仅会在颗粒周围生成少量(Mg,Fe)Al2O4。     

ZrO2(f)-NiFe2O4惰性阳极在冰晶石熔盐中的腐蚀行为

以NiO和Fe2O3为原料,采用固相烧结法合成了NiFe2O4尖晶石,通过添加ZrO2纤维[ZrO2(f)]制备了ZrO2(f)-NiFe2O4惰性阳极材料. 采用失重法测量了阳极试样在冰晶石熔盐中的静态热腐蚀率和电解腐蚀率,并对腐蚀机理进行了探讨. 结果表明,ZrO2(f)添加量由0增加至4%(w)时,阳极试样的气孔率从4.9%上升到5.8%,导致其静态热腐蚀率由3.8 mg/(cm2×h)增大到4.3 mg/(cm2×h);在电场作用下,氧化物在冰晶石熔盐中的溶解反应受到抑制,含3%(w) ZrO2(f)阳极试样的电解腐蚀率为2.2 mg/(cm2×h),远小于其静态腐蚀率,腐蚀均为物理化学溶解过程;高温下ZrO2(f)在冰晶石熔盐中稳定性良好,可作为铝电解NiFe2O4基惰性阳极的强韧化材料.     

尖晶石种类和添加量对刚玉质透气座砖性能的影响

在以板状刚玉颗粒(10~5、5~3、3~1、≤1 mm)、板状刚玉细粉(≤0.074 mm)、氧化铝微粉、铝酸钙水泥等为原料,按骨料与基质质量比为70:30制备的纯刚玉质浇注料的基础上,分别采用w(Al2O3)≈88%的电熔富铝尖晶石细粉和w(Al2O3)≈72%的常规组成尖晶石细粉分别按3%、6%、9%的质量分数替代基础配方中的板状刚玉细粉制备了刚玉-尖晶石质浇注料,经110℃24 h、1 000℃3 h和1 650℃3 h处理后,研究了两种尖晶石细粉的添加量对浇注料常温物理性能、抗热震性和抗渣性能的影响。结果表明:1)随着富铝尖晶石细粉添加量的增加,110℃24 h和1 000℃3 h处理后试样的抗折强度和耐压强度均下降;添加常规组成尖晶石细粉的试样在相同温度下处理后抗折强度变化幅度不大,而耐压强度先略微上升后降低。2)随着两种尖晶石添加量的增加,1 650℃3 h处理后试样的体积密度先降低后上升,而线变化率先上升后下降。3)当两种尖晶石添加量(w)从3%增加至6%时试样经1 100℃水冷热震3次后的强度保持率增加幅度明显增大;试样的抗渣性随两种尖晶石添加量的增加均逐步改善。4)以富铝尖晶石添加量为9%(w)的配方制备的刚玉-尖晶石质透气座砖在国内某钢厂150 t钢包中使用,寿命较纯刚玉质的提高7~8炉,较添加常规组成尖晶石的提高4~5炉。     

Cr2O3对MgO-Al2O3系浇注料性能的影响

研究了氧化铬的引入方式及引入量对钢包渣线用MgO-Al2O3系浇注料性能的影响.结果表明,以工业氧化铬方式引入Cr2O3比以镁铬尖晶石方式引入Cr2O3对材料的热震稳定性更有利,Cr2O3的引入量控制在2%～4%时,材料的抗渣性可以得到显著改善.     

NiFe2O4/Ag惰性阳极的熔盐腐蚀性能

以Fe2O3,NiO和Ag粉为主要原料,采用固相烧结工艺制备了NiFe2O4/Ag惰性阳极.采用X射线衍射和扫描电子显微镜对材料的组成和微观结构进行了研究,并测量了样品抗热震性、抗折强度、在冰晶石熔盐中的静态热腐蚀以及电解腐蚀速率,对其腐蚀过程作了初步探讨.结果表明:惰性阳极由NiO,NiFe2O4尖晶石和Ag三相组成.随着金属Ag含量的增多,惰性阳极样品在冰晶石熔盐中的静态热腐蚀速率增加,由于抗热震性和抗折强度有了大幅提高,电解腐蚀速率降低.静态热腐蚀和电解腐蚀呈现出物理化学溶解过程,而且由于金属银对晶界的强化作用,电解腐蚀由晶粒开始.     

掺杂MnO2对铁酸镍陶瓷惰性阳极性能的影响

为了提高铝电解惰性阳极材料的性能,尝试在合成铁酸镍陶瓷阳极的过程中掺杂一定量MnO2. 采用高温固相反应法在1200℃下烧结6 h,制备了掺杂MnO2的铁酸镍阳极材料. 对掺杂试样进行X射线衍射分析,并且研究了掺杂MnO2对材料密度、导电性及抗弯强度和抗热震性的影响. 研究结果表明,掺杂MnO2后未形成新相,MnO2与NiFe2O4形成固溶体,Mn4+离子取代了部分Fe3+离子,材料仍是镍铁尖晶石结构;掺杂MnO2后,NiFe2O4的晶格产生畸变,说明MnO2促进了烧结,提高了材料的密度;并且由于Mn4+离子取代Fe3+离子,产生阳离子空位,改善了铁酸镍阳极的导电性. 同时MnO2对改善试样的抗弯强度及抗热震性也有明显作用.     

Preparation,mechanical properties,and toughening mechanisms of SiCw/SiCp-reinforced zirconia-toughened alumina ceramics

Zirconia-toughened alumina (ZTA) ceramics with high mechanical properties were sintered by hot-pressing method using SiC particles (SiCp) and SiC whiskers (SiCw) as the reinforcing agents simultaneously. The influences of sintering temperature, SiCp, and SiCw contents on the microstructure and mechanical properties of ZTA ceramics were investigated. It was found that both SiCp and SiCw could contribute to grain refinement significantly and promote the mechanical properties of the ceramics. However, the excess addition of SiCp or SiCw led to the formation of pores with large sizes and degraded the mechanical properties instead. When 13 wt% SiCp was introduced, the maximum flexural strength of 1180.0 MPa and fracture toughness of 15.9 MPa·m^1/2 were obtained, whereas the maximum flexural strength of 1314.0 MPa and fracture toughness of 14.7 MPa·m^1/2 were achieved at 20 wt% SiCw. Interestingly, the simultaneous addition of SiCp and SiCw could further improve the mechanical properties, and the highest flexural strength of 1334.0 MPa and fracture toughness of 16.0 MPa·m^1/2 were achieved at a SiCw/SiCp ratio of 16/4. The reinforcement mechanisms in the ceramics mainly included the phase transformation toughening of ZrO₂, the crack deflection and bridging of SiCp and SiCw, and the pull-out of SiCw.     

环氧树脂／碳化硅晶须导热复合材料的制备研究

用共混复合-浇注成型法制备环氧树脂／碳化硅晶须（EP／SiCw）导热复合材料,研究了导热填料种类、形状、用量和表面处理对复合材料的导热性能、力学性能和热性能的影响。结果表明,SiCw较SiCp更易改善材料的导热性能,热导率随SiCw用量的增加而增大,当SiCw体积分数为42．1％时,复合材料热导率为0．9611W／（m·K）;力学性能随SiCw用量的增加先增加后降低。表面处理有利于提高复合材料的导热性能和力学性能。SiCw的加入使环氧树脂的耐热性提高、Tg降低。     

SiCw掺杂GdPO4的相组成和断裂韧性

GdPO4 是一种极具应用潜力的热障涂层材料，但其断裂韧性有待进一步提升。本 文在 GdPO4 中掺杂 SiCw，研究了二者的高温相容性以及反应产物相组成，探究了 SiCw 掺杂量 对断裂韧性的影响。研究结果表明，掺杂有 SiCw 的 GdPO4 在高温下发生两相反应：SiCw 掺杂 量为 10 mol% 时，反应产物为 Gd9.33(SiO4)6O2和 SiO2；掺杂量为 20 mol% 时，反应产物为 SiO2、 Gd2Si2O7和 Gd9.33(SiO4)6O2；更高掺杂量 (30 mol%) 时，反应产物基本为 Gd2Si2O7。反应形成 的新相对 GdPO4 有较明显的增韧作用。当 SiCw 掺杂 10 mol% 时，复合材料的断裂韧性比纯 GdPO4提高 20% 左右，达到 1.37 MPa·m1/2 ± 0.1 MPa·m1/2。韧化机理在于新形成的第二相有助 于降低裂纹尖端扩展驱动力且产生细晶强化。此外，反应形成的 Gd9.33(SiO4)6O2 具有较低的热 导率，有利于涂层材料的隔热性能。     

电熔镁砂加入量对钢包用铝镁质透气砖性能的影响

为了实现钢包用透气砖的无铬化,以板状刚玉(6～3、3～1、≤1mm)为骨料,板状刚玉细粉(≤0.044mm)、α-Al2O3微粉(≤5μm,d50=2.01μm)、镁铝尖晶石细粉(≤0.044mm)、电熔镁砂细粉(≤0.044mm)为基质,以纯铝酸盐水泥为结合剂,将骨料和基质的质量比固定为70:30,通过研究电熔镁砂细粉加入量(其质量分数1％、2％、3％、4％、5％)对铝镁质透气砖性能的影响,研制了铝镁质透气砖,与铬刚玉质透气砖的性能进行了对比.结果表明:加入质量分数2％的电熔镁砂细粉,试样的力学性能提高,抗热震性增强;进一步增大电熔镁砂细粉的加入量,由于原位镁铝尖晶石的生成量过多,微裂纹发展成为破坏性裂纹,试样的强度急剧降低,体积密度下降,试样的加热永久线变化增大,抗热震性先增强后减小,高温抗折强度下降.通过铬刚玉质透气砖和铝镁质透气砖性能及现场试用情况的对比,认为铝镁质透气砖可代替铬刚玉质透气砖使用,实现透气砖的无铬化.     

Effect of SiC nanowhisker addition on microstructure and mechanical properties of regenerated cemented carbides by low-pressure sintering

The hardness and toughness of regenerated cemented carbides, in general, are contradictory. Therefore, it is critical to explore regenerated cemented carbides with both high hardness and high toughness. In this study, regenerated WC-8-wt% Co cemented carbide with SiC nanowhisker were prepared by low-pressure sintering. The influence of SiCw contents on the microstructure and mechanical properties of regenerated WC-8-wt% Co cemented carbide was investigated. The results indicated that the hardness, density, flexural strength, and fracture toughness of regenerated cemented carbide first increased and then decreased with the addition of SiCw. The Vickers hardness, density, flexural strength, and fracture toughness could reach 1575 HV, 14.6 g/cm³, 2204 MPa, 16.85 MPa·m^1/2, respectively, with SiCw content 0.5 wt%, which were increased by 14.4%, 0.7%, 12.2%, and 17.3%, respectively, when compared with the regenerated cemented carbide without SiCw. The lowest friction coefficient and the best wear resistance could be also reached when 0.5-wt% SiCw was added. The fracture mechanism of the regenerated cemented carbide contained both transgranular and intergranular fracture through the microscopic observation of fracture surface via scanning electron microscope.     

The comparison of mechanical behavior of MgO-MgAl2O4 with MgO-ZrO2 and MgO-MgAl2O4-ZrSiO4 composite refractories

Mechanical properties of different compositions obtained from the additions of 5, 10, 20 and 30 wt.% zircon (ZrSiO₄) into the MgO-spinel composite refractories and ZrO₂ into MgO have been examined, the variations that occurred have been determined, and the parameters affecting those factors have been investigated with the reasons. The density, strength, Young's modulus, fracture toughness, fracture surface energy and work of fracture were measured and evaluated. Microstructural variations and fracture surfaces have been examined and the formation of new phases has been identified depending on the additive type and quantity. The relationships between mechanical properties and structural variations for different compositions have been examined. In MgO-spinel materials, strength, Young's modulus and fracture toughness values decrease up to 20% spinel addition and stay almost constant for further loads. ZrO₂ addition displays same trend but not as effective as spinel. Besides, since ZrO₂ is stable in cubic form, it does not show any toughening mechanism. Forsterite formation is the most important factor for 2-fold improvement in the mechanical properties of MgO-spinel-zircon refractories. The more the zircon addition, the more the mechanical properties improve. The generation of natural bonding between matrix particles with forsterite formation, on the other hand, causes the fracture path to turn to transgranular fracture with an increase in fracture surface energy and a decrease in work of fracture, among which the latter is considered as an indicator of thermal shock resistance of the materials being high.     

添加浮选镁砂颗粒和Al2O3细粉对方镁石-尖晶石砖性能的影响

以烧结镁砂、浮选镁砂、电熔镁铝尖晶石和煅烧Al₂O₃细粉为主要原料,以木质素磺酸钙为结合剂,经混练、成型、1 650℃烧成制备了方镁石-尖晶石砖,主要研究了以浮选镁砂颗粒替代普通烧结镁砂颗粒以及在此基础上外加不同量煅烧Al₂O₃细粉（质量分数分别为0、3%和5%）对方镁石-尖晶石砖性能的影响。结果表明：1)以浮选镁砂颗粒替代普通烧结镁砂颗粒制备的方镁石-尖晶石砖,显气孔率和常温耐压强度降低,体积密度、抗热震性、高温强度和高温韧性提高。2)在以浮选镁砂颗粒替代普通烧结镁砂颗粒制备的方镁石-尖晶石砖中,随着煅烧Al₂O₃细粉引入量的增多,显气孔率和常温耐压强度降低,体积密度、抗热震性、高温强度和高温韧性提高。