金属Al-Si结合Al2O3-C滑板的性能和使用

自主研制开发了节能型低碳金属Al-Si结合Al2O3-C滑板,其工艺特点是低温烧成,产品特性是低碳,与常用的Al2O3-C和Al2O3-ZrO2-C滑板相比,具有较高的热态强度,较好的抗热震性和抗氧化性。经大中型钢包的批量使用表明,其连续使用次数是高温烧成Al2O3-C滑板的两倍,与Al2O3-ZrO2-C滑板相当,用后滑板扩孔均匀,拉毛较少,裂纹微细。经残砖分析,认为金属Al-Si结合Al2O3-C滑板使用时的损毁过程可能是:表面工作层的非氧化物首先被氧化,导致结构疏松,强度降低,在铸孔处由高温钢水冲刷引起铸孔扩大,在滑动面处因机械摩擦造成滑动面拉毛。     

金属Al/Si结合Al2O3-C滑板的使用损毁分析

用XRD、SEM、EDS和化学分析法对金属Al/Si结合Al2O3-C滑板用后的残砖进行了分析,用后滑板的结构可分为原砖带和工作带两部分.原砖带的主要变化特征为:从低温到高温Al、Si逐渐原位反应生成碳化物和氮化物,使滑板由金属结合转变为非氧化物结合,提高了滑板的高温强度和抗热震性;工作带的主要变化特征为:非氧化物逐渐被氧化,使高温强度降低.金属Al/Si结合Al2O3-C滑板使用损毁过程为:工作带中的非氧化物首先被氧化,氧化后结构疏松,强度降低,在铸孔处由高温钢水冲刷引起铸孔扩大,在滑动面处因机械摩擦造成滑动面拉毛.     

金属-氮化物结合刚玉质滑板抗渣性研究

对Al-AlN-Al2O3滑板与Al2O3-C滑板在1 600 ℃×3 h及1 650 ℃×3 h条件下,进行了坩埚法抗钢渣侵蚀实验.抗渣试验表明Al-AlN-Al2O3滑板试样较之Al2O3-C滑板试样具有更优良的抗渣侵蚀能力.其原因可归于Al-AlN-Al2O3滑板的致密组织结构及金属Al和AlN的有益作用.AlN难以被钢渣润湿,可减缓钢渣的侵蚀和渗透;AlN的结合密实作用可阻碍金属铝的熔出.金属Al高温下氧化形成Al2O3,刚玉与熔渣中的MgO反应形成Al2O3-MgO尖晶石,均使熔渣粘度及反应层致密度提高,因此提高了Al-AlN-Al2O3滑板的抗渣侵蚀能力.     

铝锆炭滑板在浇铸钙处理钢时的化学侵蚀

利用扫描电镜对抗钙处理钢液侵蚀试验后的铝锆炭残样进行了显微结构观察 ,并分析了铝锆炭滑板在钙处理钢液中的化学侵蚀机理。结果表明 :高温下 ,钙处理钢液中的Ca及CaO会与滑板中的Al2 O3 、SiO2 发生反应 ,生成低熔点的 12CaO·7SiO2 (1392℃ )和 2CaO·SiO2 ·Al2 O3 (15 39℃ )等物质 ,这些低熔物被钢水冲刷掉 ,使得滑板表层的Al2O3 和SiO2 含量迅速降低 ,从而导致了滑板的损毁。     

用塑性金属工艺制备Al-Al2O3复合无碳滑板

以板状刚玉、电熔白刚玉、α-Al2O3微粉、金属Al粉为原料、热固性酚醛树脂为结合剂,利用过渡塑性相工艺在埋炭条件下于1 450℃保温6 h烧成制备Al-Al2O3复合无碳滑板。当Al含量为9%(质量分数)时,复合滑板的综合物理性能最佳,其显气孔率为4.1%,体积密度为3.27 g/cm3,常温耐压强度为410MPa,1400℃保温30min后复合滑板的高温抗折强度为60.7MPa。通过设计化学反应并控制烧结气氛制备的复合滑板中,部分过渡相Al与材料中的C和气氛中的CO、N2反应生成Al4C3和AlN复合相,Al4C3进一步与材料中的Al2O3反应生成Al4O4C、Al2OC增强相,剩余的游离态Al仍为金属塑性相。Al-Al2O3复合滑板化学稳定性高、氧含量低,不含碳且不易水化,用于洁净钢时不会产生二次C、O、H及其它杂质的污染。     

通过改善氧化磨损性提高铝碳质滑板寿命

1前言 控制钢水流动的滑板广泛使用具有优良特性的Al2O3-(ZrO2)-C材质产品，但该材质存在的缺点是，钢水中的氧或从滑板面之间浸入的大气等使组织中的碳成分氧化，导致组织脆化。组织脆化的滑板，如果钢或是渣侵润或附着到其组织内，滑动时损伤面将扩大，会影响其寿命。     

Al-Si复合滑板材料的研究进展

主要介绍了Al-Si复合Al2O3-C滑板、Al-Si复合Al2O3-ZrO2-C滑板和Al-Si复合MgO-MgAl2O4-C滑板的研究与应用情况。Al、Si等的引入,使滑板制备工艺简化,烧成温度降低,生产流程缩短,并可提高滑板的高温强度、抗热震性和抗氧化性等关键性能。     

加入不同量Al粉和Si粉的低碳Al2O3-C滑板的高温力学性能

以板状刚玉、α-Al2O3微粉、石墨、Al粉、Si粉为原料,固定板状刚玉、α-Al2O3微粉、石墨的加入质量分数分别为85%、5%、2%,加入8%(w)不同比例的Al粉和Si粉(Al、Si质量比分别为0∶8、5∶3、3∶5和8∶0),以酚醛树脂为结合剂,制备了低碳Al2O3-C滑板,并研究了该滑板材料于1 500℃保温3 h埋石墨热处理后的热态抗折强度、应力-应变关系和抗热震性,同时分析了其物相组成和显微结构。结果表明,此低碳Al2O3-C滑板材料具有较高的高温强度和优良的抗热震性:当Al、Si质量比从0∶8变为8∶0时,材料在1 400℃的高温抗折强度从10.4 MPa增至32.4 MPa;在6.5 MPa载荷下1 400℃时的最大变形量从215μm降至90μm;1 100℃风冷热震3次后的抗折强度保持率从80%降至65%。这是由于Al、Si在使用的高温下与C、CO和N2反应生成了非氧化物Al4C3、AlN和SiC,这些非氧化物填充在刚玉骨架结构中起增强、增韧作用,有利于提高低碳Al2O3-C滑板材料的高温力学性能。     

镍基Al2O3-TiB2金属陶瓷粉末机械合金化机制研究

本文研究了添加不同质量分数的Ni对机械合金化合成Al2O3-TiB2金属陶瓷粉末的影响.应用X射线衍射仪、扫描电镜对球磨不同时间后的产物进行了物相和颗粒形貌的分析.结果表明:不含Ni粉的Al、TiO2和B2O3的混合粉末,在机械合金化12 h后,按照化学方程式10Al+ 3TiO2+ 3B2O3=5Al2O3+ 3TiB2发生固相反应,获得Al2O3、TiB2复相组织;当加入Ni粉后Al、TiO2和B2O3的混合粉末,由于在机械球磨过程中,Ni优先与Al形成中间相NiAl,NiAl比Al更容易与TiO2及B2O3发生反应,按照化学方程式10NiAl+ 3TiO2+ 3B2O3=5Al2O3+ 3TiB2+10Ni发生固相反应,获得Al2O3、TiB2复相组织;使得机械合金化时间随着Ni粉加入量的增大而减小,当添加质量分数为5％、10％、15％、20％、25％和30％的Ni粉后,分别在机械合金化12 h、10 h、8h、8h、6h和4h后,得到Al2O3、TiB2复相组织.     

Al_2O_3含量及热处理温度对Al_2O_3-SiO_2系浇注料抗铝液侵蚀性的影响

采用坩埚法和浸泡法研究了不同Al2O3含量(质量分数分别为80%~85%、65%~70%、40%~45%、25%~30%)及不同温度(分别为110、800、1100和1 400℃)热处理后的Al2O3-SiO2系浇注料的抗铝液侵蚀性,借助电镜和能谱分析研究了被850℃铝液侵蚀后试样的显微结构。结果表明:(1)随着Al2O3含量的增加,Al2O3-SiO2系浇注料的抗铝液侵蚀性增强;(2)在1 100℃热处理后,浇注料的抗铝液侵蚀性最差;(3)铝液渗入浇注料内部后,铝液中的Al和Mg与浇注料中的石英和莫来石相发生反应,将SiO2还原成Si,Al和Mg则氧化成Al2O3和MgO,MgO进而与Al2O3反应生成尖晶石,破坏试样的结构;(4)对于Al2O3含量较高的Al2O3-SiO2浇注料,尖晶石富集层较致密,可阻止铝液继续向浇注料内部渗透。     

Na2O-Al2O3-Fe2O3系烧结过程中铝、铁的反应行为

以Al2O3, Fe2O3和Na2CO3为原料,对Na2O-Al2O3-Fe2O3系烧结过程中的反应行为进行了详细研究. 基于溶出率与时间、温度的关系,证明Na2O×Al2O3和Na2O×Fe2O3的生成反应动力学都服从Zhuralev-Lesokin-Tempelman模型,表观活化能分别为186.59和80.92 kJ/mol,表明Na2O×Fe2O3比Na2O×Al2O3在动力学上更易形成;Al2O3易与Na2O×Fe2O3反应形成Na2O×Al2O3和Fe2O3,在1273 K烧结30 min,所得熟料Al2O3溶出率达98.51%;Fe2O3对Na2O×Al2O3的形成有双重作用,在1273 K下可加速Na2O×Al2O3的形成,超过1323 K,促使Na2O×Al2O3分解成Na2O和b-Al2O3,且随着温度升高或时间延长,分解程度增高,从而导致熟料中Al2O3溶出率显著降低.     

过渡相Cr2O3对Al-Al2O3复合滑板微观结构及性能的影响

以板状刚玉、电熔白剐玉、工业Cr2O3微粉和金属Al粉为原料,热固性酚醛树脂为结合剂,在1 450℃保温6h埋炭烧成获得添加过渡相的Al-Al2O3复合滑板.结果表明:Cr2O3微粉在l450℃保温6h埋炭烧成后不能稳定存在,会转变为Cr3C2、Cr7C3或Al8Cr5铝铬金属间化合物,其存在状态由其添加量决定.复合滑板中(Al2OC)1-x(AlN)x、Al4O4C、Cr3C2及Cr7C3为增强相,Al8Cr5铝铬金属间化合物为塑性相.当Cr2O3微粉含量为3％(质量分数)时,复合滑板的组成为Al-Al4O4C-Al2O3;当添加Cr2O3微粉为6％、9％和12％时,复合滑板的组成为Al8Cr5-(Al2OC)1-x(AlN)x-Al2O3;当添加Cr2O3微粉为15％时,复合滑板的组成为Al8Cr5-Al2O3.当Cr2O3微粉含量为6％时,Al8Cr5-(Al2OC)1-x(AlN)x-Al2O3复合滑板物理性能最佳.在1 450℃保温6h埋炭烧成条件下,Cr2O3微粉表现为过渡相.     

含SiC的红柱石耐火材料在水泥窑内高温腐蚀过程中的微观结构演变

利用事后分析方法对SiC改性的红柱石耐火材料的腐蚀化学过程进行了研究,认为K+和Ca2+两种离子作为主要的腐蚀剂存在于水泥窑生产线的旋风预热器中。研究发现,腐蚀反应的过渡过程与暴露于腐蚀介质的面(热面)到Al2Si O5-SiC砖中变化相对较小的中间区域之间的距离呈函数关系。研究了Al2Si O5和SiC颗粒的化学变化,并在二元(CaO-SiO_2和K2O-SiO_2)和三元(K2O-Al_2O_3-SiO_2和CaO-Al_2O_3-SiO_2)相平衡系统的基础上进行了讨论。SiO_2和Al2Si O5与CaO和K2O发生反应生成了Ca和K-Si氧化物相,以及钙-铝硅酸盐-钙铝黄长石Ca2Al2SiO7和钾-铝硅酸盐-六方钾霞石KAlSiO4和白榴石KAlSi2O6。SiC-或ZrSiO4-红柱石耐火砖与局部脱碳材料接触后,利用加热显微镜的热分析对其进行评估。     

TiO2 在Al2 O3 -SiO2 系耐火材料中的作用

阐述了TiO2在Al2O3-SiO2系耐火材料,特别是高铝矾土中的分布和存在方式,并通过分析Al2O3-SiO2系耐火原料的煅烧过程和Al2O3-SiO2系制品的使用过程中TiO2、Al2O3和SiO2三者之间的化学反应,介绍了TiO2对Al2O3-SiO2系耐火材料结构和性能的影响。     

连铸高氧钢用新型浸入式水口的开发

Al2O3-C系是连铸高氧钢用浸入式水口的典型材料,浸入式水口的蚀损带来许多问题,为防止蚀损,一种新型浸入式水口已研制成功并在连铸条件下实践应用,其与钢水接触面由尖晶石或尖晶石－C（低量）纸成,在所有试验中,新型浸入式水口几乎没有蚀损,钢质量极大改善,钢流稳定,使用寿命延长。下列反应造成Al2O3-C蚀损：a)钢水造成脱碳[C(固）→C],b)Al2O3gn与钢水中溶解状元素反应[Al2O(固）＋Mn Fe 20→（Mn,Fe)o.Al2O（固）];c)(Mn,Fe)O.Al2O3与钢水中MnO-FeO杂质反应[Mn,Fe)O.Al2O3(固）＋MnO-FeO(固）→MnO-FeO(液）]。尖晶石几乎不与钢水中的溶解状态元素反应,即使与钢水中的杂质反应,也不生成液相。这些就是尖晶石耐侵蚀性能优良的成因。     

Al2O3掺杂YSZ的电性能

研究了Al2O3掺杂对Y2O3稳定的ZrO2材料电导性能的影响。因为Al与自由氧离子空穴缔合的能力大于Y，所以YSZ的晶粒电导随Al2O3含量的增大而减小。Al2O3一方面能清除晶界上的SiO2，同时又与晶界中的氧离子空穴缔合，在这两方面影响下，随Al2O3含量的增大，晶界电阻先减小后增大。     

CF4在P／Al2O3上的分解反应及活性组分的确认

程序升温联合恒温反应方式研究了CF4在P／Al2O3上分解反应,用XRD、BET表面积测试技术对反应前后的P／Al2O3上进行了表征。结果表明：在Al2O3上表面负载助剂P,生成的ALPO4抑制了CF4高温分解时γ-P／Al2O3上发生仅相变,提高了γ-P／Al2O3上的结构稳定性,但加入P助剂减少了P／P／Al2O3上中P／Al2O3上的含量,使得P／Al2O3的脱氟活性没有显著提高,这说明P／Al2O3中Al2O3是活性成分,AlPO4是Al2O3的保护层。。：1006-6772（2009）03-0046-03     

Al_2O_3晶须的原位合成与形成机理研究

以Ti粉、Al粉和Nb2O5为反应剂,均混、成型、覆埋后,于1220℃/30min烧结后原位合成了Al2O3晶须,采用XRD、SEM结合EDS表征了产物组成与Al2O3晶须形貌,并探讨了晶须的形成过程.结果表明,Nb2O5含量较低时,形成的晶须长而直,直径约分布在30～90nm之间.Al2O3晶须主要以VLS机制生长,但又区别于VLS机制,液态Al在Al2O3晶须的生长过程中发挥了至关重要的作用,既具有催化作用,同时又是Al2O3晶须生长必须的源物质.增大Nb2O5含量后,晶须表面粗糙,呈串珠状分布.说明过高的Nb2O5含量,不利于Al2O3晶须的生长.     

2001年联合国际耐火材料会议论文摘评(Ⅱ)--基础理论研究

摘录了UNITECR'01论文中有关热力学分析、反应动力学因素、晶体织构化生长和显微结构分析等方面的几个题目,包括Al4SiC4的合成、烧结和性质;Al2O3-C滑板中Si-C反应机理;MgO基和Al2O3基自流浇注料的蠕变性质;MgO-C砖的高温静态弹性模量;MgO和MgCr2O4在1300℃与钙-铁基炉渣的反应;渣蚀耐火材料的显微结构;织构化Al2O3-Cr2O3陶瓷的抗硅酸盐熔液渗透性等耐火材料学科的基础理论研究课题的论文.     

添加Si_3N_4对Al_2O_3-ZrO_2-C滑板性能的影响

通过在Al2O3-ZrO2-C滑板材料中引入Si3N4细粉(≤0.043 mm),研究了Si3N4加入量(质量分数分别为2%、4%、6%、8%)对滑板材料性能的影响,并对比研究了1 300℃6 h氮化烧成和1 450℃6 h埋炭烧成后试样的性能。结果表明:在不同烧成条件下,Si3N4的加入均改善了材料的性能,随着Si3N4加入量的增加,材料的显气孔率逐渐下降,体积密度、常温强度、高温抗折强度逐渐增大;Si3N4的加入,一定程度上改善了材料的抗氧化性;埋炭烧成滑板性能优于氮化烧成滑板,因为埋炭烧成过程中部分Si3N4反应生成了O’-SiAlON相。