纳米Al2O3对Al2O3-SiC-C浇注料性能的影响

以电熔致密刚玉,碳化硅、沥青等为主要原料,研究了加入纳米Al2O3对Alpha-bond结合的Al2O3-SiC-C 质铁沟浇注料性能的影响.随着细粉预混法引入的纳米Al2O3的增加,流动值相近时,浇注料加水量有所增加,常温抗折强度和耐压强度变化趋势不明显;高温抗折强度在纳米Al2O3加入量为0.5%(质量分数,下同)时最高,提高幅度为4%,但随着加入量的继续增加,呈降低趋势.静态坩埚抗渣实验表明:含纳米Al2O3的浇注料,其抗渣侵蚀性没有得到改善:在加入1.0%纳米Al2O3时,抗渣渗透性得到提高.引入的纳米Al2O3使得材料在高温处理后更易生成莫来石相.     

纳米Al2O3对Al2O3-SiC-C浇注料性能的影响

以电熔致密刚玉,碳化硅、沥青等为主要原料,研究了加入纳米Al2O3对Alpha-bond结合的Al2O3-SiC-C 质铁沟浇注料性能的影响.随着细粉预混法引入的纳米Al2O3的增加,流动值相近时,浇注料加水量有所增加,常温抗折强度和耐压强度变化趋势不明显;高温抗折强度在纳米Al2O3加入量为0.5%(质量分数,下同)时最高,提高幅度为4%,但随着加入量的继续增加,呈降低趋势.静态坩埚抗渣实验表明含纳米Al2O3的浇注料,其抗渣侵蚀性没有得到改善在加入1.0%纳米Al2O3时,抗渣渗透性得到提高.引入的纳米Al2O3使得材料在高温处理后更易生成莫来石相.     

溶胶结合刚玉质耐火浇注料的研究

研究了氧化铝-硅溶胶基质料浆的流变性能,研究结果表明,Al_2O_3微粉种类影响料浆稳定性.在碱性条件下,料浆的ξ电位变大,稳定性增强.加入合适的分散剂能显著降低料浆的粘度.在以上研究基础上,以矾土电熔刚玉为骨料、白刚玉和活性氧化铝为细粉,制备了硅溶胶结合刚玉质耐火浇注料.硅溶胶结合刚玉浇注料具有良好的流动性和常温强度,其高温热态抗折强度高于水泥结合刚玉浇注料.     

结合剂对刚玉-尖晶石质中间包挡渣墙性能的影响

以特级矾土、棕刚玉、电熔白刚玉、镁铝尖晶石、SiO_2微粉、α-Al_2O_3微粉为主要原料,添加分散剂和钢纤维等外加剂,制备了刚玉-尖晶石质中间包挡渣墙试样。研究了结合剂ρ-Al_2O_3和ρ-Al_2O_3-铝酸钙水泥对刚玉尖晶石质挡渣墙性能的影响。结果表明:在以ρ-Al_2O_3结合的挡渣墙中,当ρ-Al_2O_3加入量为3%时各项性能较为优异,试样的物相主要是刚玉相、镁铝尖晶石相以及微量的钙黄长石相;在以ρ-Al_2O_3-铝酸钙水泥复合结合的挡渣墙浇注料中,随着水泥引入量增加,试样各项常规性能变好。通过XRD物相分析,水泥加入量达到1.5%以后逐渐出现了CA6高温相,提高了其高温性能,同时,水泥的引入并没有增加钙铝黄长石相;对两种结合体系抗渣侵蚀表现较好的试样进行SEM分析其侵蚀机理,水泥加入量为1.5%时抗渣侵蚀和渗透性能最佳。     

Al_2O_3-SiC耐火浇注料耐碱机理研究

以焦宝石骨料、矾土骨料,碳化硅粉料、莫来石粉料、氧化铝微粉和二氧化硅微粉为主要原料,以铝酸钙水泥为结合剂,制备了Al_2O_3-SiC耐火浇注料,重点研究Al_2O_3-SiC浇注料的耐碱机理及矾土骨料加入量对浇注料性能的影响。首先对干燥后和烧后浇注料的室温力学性能、烧结性能进行检测,其次用XRD和SEM对烧后和耐碱性侵蚀后试样的物相组成和微观结构进行表征。结果表明:Al_2O_3-SiC浇注料的碱侵蚀主要是通过K2O与浇注料中Al2O3和Si O2反应生成低熔点相钾长石的方式进行的,浇注料系统中引入矾土骨料有利于提高Al_2O_3-SiC浇注料的耐碱侵蚀性。矾土骨料对Al_2O_3-SiC浇注料系统具有一定的促烧结性,烧后试样矿物组成为鳞石英、莫来石、刚玉和钙长石,并且随着矾土骨料加入量增大,烧后浇注料试样室温强度逐渐增大,矿物组成中莫来石化程度增强。     

铝粉及助烧剂添加量对刚玉-Sialon-TiN抗热震性能的影响

以金红石、石英和铝粉为主要原料,在1500℃下经过4 h还原氮化一步制备出刚玉-Sialon-Ti N复相材料。研究了不同Al粉添加量和不同助烧剂添加量下试样的热震稳定性。结果表明:合成的复相材料以刚玉为主体,并有少量六方柱状β-Sialon、颗粒状刚玉和Ti N生成,填充在孔洞和缝隙中;试样经过1次水冷热震后残余抗折强度的变化趋势和热震前试样的抗折强度变化趋势保持一致,都是随着铝粉添加量的增加而增大,且强度保持率都高于67%,添加过量10%铝粉的试样有最大强度保持率88.83%;未加助烧剂试样的抗折强度为32.55 MPa,加入Y_2O_3和La_2O_3作为助烧剂后,试样的抗折强度最大可达到58.67 MPa,抗折强度显著增大,热震稳定性相对提高。添加2.5%(Y_2O_3+La_2O_3)的试样具有相对更优的抗热震性能。     

铝合金熔炼炉用铝硅质浇注料的侵蚀行为研究

采用坩埚法研究了铝合金液对4种铝硅质耐火浇注料的侵蚀行为,用XRD、SEM和能谱对侵蚀后的坩埚试样进行了物相和显微结构分析。结果表明:在本实验温度范围内,从气孔率判断,在1 200℃热处理后试样有一定程度的烧结,常温抗折和耐压强度均随处理温度的上升而增大;浇注料的抗铝液侵蚀性与其Al_2O_3含量和显气孔率密切相关,Al_2O_3含量越高、气孔率越低的试样抗渗透和抗侵蚀性能较好;铝合金液在850℃时与耐火材料中的Si O_2反应生成Al_2O_3和Si,伴随体积收缩,导致耐火材料开裂损毁;耐火材料反应层中颗粒和基质均被侵蚀,侵蚀后气孔被填充变得更加致密,在间歇式工况条件下容易产生结构剥落。同时,侵蚀过程中,铝合金液中的Zn蒸汽逸出,在过渡层富集。     

碳化硅对莫来石-铝矾土浇注料力学性能的影响

以莫来石、铝矾土为主要原料,铝酸钙水泥为结合系统,分别研究了不同碳化硅含量经过不同热处理温度后对莫来石-铝矾土浇注料性能的影响。试样自然干燥24 h脱模后,再经110℃烘干24 h,在空气中分别于1000℃、1300℃和1500℃热处理3 h。检测各种温度热处理后试样的线变化率、抗折强度、耐压强度和耐磨性能。结果表明,当ω(碳化硅)=10%时,莫来石-铝矾土浇注料经过1000℃和1300℃热处理后的线收缩率出现最小值。由于热处理过程中形成的适量SiO2液相有助于浇注料表面防氧化薄膜的形成,提高了材料的抗氧化性能,防止碳化硅的进一步氧化,保护了碳化硅材料,增大了材料的强度。在本实验条件下,SiC加入量为ω(碳化硅)=10%时,浇注料的力学性能最好。     

添加CaO对Al_2O_3陶瓷的物相、显微形貌和性能的影响

研究了CaO不同添加量(0%,1%,2%,3%,4%,5%,质量分数,下同)对Al_2O_3陶瓷的物相、显微形貌和机械性能的影响。研究结果表明:CaO加入后与Al_2O_3反应生成了CaAl_(12)O_(19)(CA6),并且随着CaO添加量的增加,CA6的物相逐渐增多,Al2O3陶瓷试样的体积密度和硬度逐渐减小。抗折强度和断裂韧性则呈现先增加后减小的趋势,当添加量为2%时,抗折强度和断裂韧性均达到最大值,分别为297 MPa和4.65 MPa·m~(1/2)。     

用菱镁矿和铝矾土碳热还原氮化制备Spinel-Sialon复相耐高温材料及其性能

以菱镁矿和煅烧二级铝矾土为主要原料、焦炭为还原剂,在氮气气氛下,通过碳热还原氮化法(CRN)合成复相Spinel-Sialon粉体,并制备出Spinel-Sialon复相耐高温材料.应用XRD和SEM等技术,研究了原料配比和粉体的预合成温度对复相耐高温材料抗折强度的影响.结果表明,所制备的Spinel-Sialon复相耐高温材料的物相为MgAl_2O_4和Si_3Al_3O_3N_5,其平均抗折强度可达239 MPa;粉料在1500 ℃下预合成比在1600 ℃下预合成更有利于试样烧结致密和提高材料的抗折强度,并且随菱镁矿添加量的增加,试样的显气孔率降低、体积密度增加、平均抗折强度增加.     

纳米SiC和添加剂ZrO2对Al2O3基纳米复合陶瓷显微组织和性能的影响

采用极性分散剂,在微米Al2O3基体中加入微米ZrO2和纳米SiC颗粒,用真空热压法制备出了Al2O3/SiC纳米复合陶瓷,并研究了微米ZrO2和纳米SiC的添加对Al2O3/SiC纳米复合陶瓷显微组织及其性能的影响.结果表明:与纯Al2O3比较,适量微米ZrO2和纳米SiC颗粒的加入阻碍了Al2O3晶粒的长大,使复合陶瓷的显微组织非常细小,纳米复合陶瓷烧结后的力学性能大大提高.     

弥散质点和SiC颗粒复合强化Al基复合材料 Ⅱ．性能和断裂特征

对机械合金化制备的Ａｌ_４Ｃ_３、Ａｌ_２Ｏ_３弥散质点和ＳｉＣ颗粒复合强化Ａｌ基复合材料进行了拉伸试验和断口分析，并测定了弹性模量和热膨胀系数．研究表明，在ＳｉＣ_ｐ／Ａｌ复合材料中引入弥散的Ａｌ_４Ｃ_３和Ａｌ_２Ｏ_３质点可以明显提高复合材料的室温和高温强度，随加入Ｃ含量的增加或Ａｌ粉氧化时间的加长，复合材料的强度提高．在Ａｌ_４Ｃ_３／Ａｌ复合材料的基础上加入ＳｉＣ颗粒可以提高复合材料的弹性模量并进一步降低其热膨胀系数．复合材料断口为大韧窝加细小韧窝的混合断口，随复合材料基体强度的增加，拉伸断口上断裂的ＳｉＣ颗粒数量增多．     

DISPERSOID AND SiC PARTICULATE STRENGTHENED Al COMPOSITES Ⅱ. PROPERTIES AND FRACTURE BEHAVIOUR

对机械合金化制备的Ａｌ_４Ｃ_３、Ａｌ_２Ｏ_３弥散质点和ＳｉＣ颗粒复合强化Ａｌ基复合材料进行了拉伸试验和断口分析，并测定了弹性模量和热膨胀系数．研究表明，在ＳｉＣ_ｐ／Ａｌ复合材料中引入弥散的Ａｌ_４Ｃ_３和Ａｌ_２Ｏ_３质点可以明显提高复合材料的室温和高温强度，随加入Ｃ含量的增加或Ａｌ粉氧化时间的加长，复合材料的强度提高．在Ａｌ_４Ｃ_３／Ａｌ复合材料的基础上加入ＳｉＣ颗粒可以提高复合材料的弹性模量并进一步降低其热膨胀系数．复合材料断口为大韧窝加细小韧窝的混合断口，随复合材料基体强度的增加，拉伸断口上断裂的ＳｉＣ颗粒数量增多．     

激光表面熔覆制备ODS Ni基高温合金涂层的凝固组织

采用横流CO2激光，在Ni基高温合金表面制备了纳米Al2O3弥散强化(ODS)Ni基合金熔覆层。利用光学显微镜、扫描电镜及EDS附件分析了熔覆层的组织结构。结果表明：界面晶粒的生长方向为垂直于界面的“外延式”生长；加入纳米Al2O3，界面的生长形态发生变化，由细长的柱状树枝晶转变为较短的树枝晶；纳米Al2O3含量增大至1％时整个断面获得等轴枝晶组织；纳米Al2O3作为异质形核的核心，细化了组织。     

植物种子模板法制备Al_2O_3泡沫陶瓷的研究

将小米种子排列成模板,通过在模板内对Al2O3浆料进行离心成形来制备孔径均匀的Al2O3泡沫陶瓷。观察了浆料固相含量对Al2O3生坯密度均匀性的影响,研究了植物种子特性对Al2O3生坯干燥和焙烧行为的影响,测量烧结产物的密度、收缩率、孔隙率和压缩强度,并通过体式显微镜和扫描电镜观察Al2O3泡沫陶瓷的宏观结构和显微组织。研究结果表明,小米和Al2O3生坯具有较好的收缩匹配性,干燥后可以保持生坯形状完整。在较高的固相含量(50%,体积分数)下,离心时的物质分离现象被抑制,孔壁具有较高的生坯相对密度(63.8%)。1500℃烧结2h后,Al2O3泡沫陶瓷具有致密的孔壁和较高的烧结相对密度(98.9%),其孔隙度为66.5%,抗压强度为5.26MPa。     

溶胶-凝胶制备的Al_2O_3-SiO_2复合陶瓷涂层抗原子氧侵蚀性能研究

采用溶胶-凝胶法,以异丙醇铝、正硅酸乙酯为原料制得了稳定、均一的溶胶,浸涂在聚酰亚胺表面干燥后获得了致密透明的涂层.采用空间综合环境地面模拟设备对试样进行了原子氧(Atomic Oxygen, AO)暴露实验.测试表明,溶胶-凝胶制备的Al_2O_3-SiO_2涂层抗原子氧侵蚀性能优异,抗原子氧侵蚀性能比聚酰亚胺基体提高了2个数量级以上.经原子氧暴露后的复合陶瓷涂层质量几乎没有发生变化.经FTIR和XPS分析表明,在原子氧暴露后涂层表面产生的是Al_2O_3-SiO_2复合物.SEM分析表明,无涂层的聚酰亚胺原子氧暴露后表面非常粗糙且表面呈现地毯状形貌,而涂覆涂层的试样暴露前后表面形貌没有发生变化.采用紫外-可见光-近红外分光光度计对涂覆溶胶-凝胶复合陶瓷涂层后的试样分析表明原子氧暴露前后试样表面的光学性能也未发生变化.     

镁合金等离子喷涂Al/Al_2O_3涂层的耐腐蚀性能

采用等离子喷涂技术在AZ31镁合金表面制备Al/Al_2O_3复合涂层,测试了镁合金及表面喷涂有Al/Al_2O_3复合涂层的镁合金试样的极化曲线,研究了没有涂层、经封孔处理和未经封孔处理的喷涂有复合涂层的镁合金三种试样在浸泡腐蚀和5%NaCl盐雾腐蚀情况下的耐腐蚀性能及其腐蚀行为.结果表明,经封孔处理的Al/Al_2O_3复合涂层镁合金试样在上述腐蚀条件下的耐腐蚀性均优于镁合金和涂层未封孔处理的试样,在浸泡试验中未封孔处理的涂层试样比镁合金腐蚀更加严重,在盐雾试验中却优于镁合金.     

添加纳米Al2O3对Al2O3陶瓷增韧和增强的影响

添加尺寸为３７ｎｍ的Ａｌ２Ｏ３不仅可以显著地提高通用Ａｌ２Ｏ３陶瓷的烧结性能，降低烧结体的晶粒度，而且可以提高烧结体的断裂韧性和抗弯强度，添加量为２０％时，能产生最佳增韧和增强作用。     

原位合成(Al_2O_3+Al_3Ti)_P/Al复合材料的制备研究

通过对Al-TiO_2-SiO_2体系混合粉末固-液原位合成制备出了(Al_2O_3+Al_3Ti)_P/Al复合材料.利用X射线衍射仪、扫描电镜等方法观察分析了其物相和显微组织形貌.结果表明:原位反应制备的(Al_2O_3+Al_3Ti)_P/Al复合材料,金属间化合物增强相Al_3Ti均匀分布于基体,陶瓷相Al_2O_3颗粒非常细小,弥散分布于基体中,使材料的硬度等性能得到提高.     

ZrO_2对超重力下燃烧合成Al_2O_3/ZrO_2(4Y)的影响

基于超重力下燃烧合成Al_2O_3/ZrO_2(4Y),通过改变ZrO_2(4Y)含量,研究材料成分、结构与性能之间的关系.结果表明:当ZrO_2(4Y)体积分数低于37%,复合陶瓷是以ZrO_2四方相纳微米纤维镶嵌其上且取向各异的棒状共晶团为基体;当ZrO_2(4Y)体积分数高于40%,则获得ZrO_2四方相微米类球晶为基的复合陶瓷.力学性能显示,Al_2O_3/33%ZrO_2(4Y)以低的凝固温度,达到了最高的相对密度与硬度值,且也因低的缺陷尺寸及裂纹偏转与桥接增韧所带来的高断裂韧性,具有最高的弯曲强度值.