不同轻质骨料对高铝浇注料性能的影响

为了提高轻质高铝浇注料的中高温强度,降低加热永久线变化,研究了体积密度分别为1.54、1.42g·cm-3的2种轻质高强微孔矾土骨料以及体积密度为1.53 g·cml的普通轻质高铝骨料对轻质浇注料110℃24 h烘干、1000℃3h和1400℃3h烧后性能的影响.结果表明:110℃ 24h烘干后,利用体积密度为1.54 g·cm-3的微孔轻质骨料和1.53 g·cm-3的普通轻质高铝骨料所制备的浇注料的体积密度均为1.80g·cm-3左右,轻质骨料体积密度越低,利用其所制备的浇注料体积密度越低,显气孔率越高;轻质骨料内部孔径微小化,可明显提高轻质浇注料各温度处理后的常温耐压强度和常温抗折强度,降低轻质浇注料的加热永久线变化;由于微孔骨料内显气孔率较高,利用其制备的轻质浇注料500℃低温下热导率比普通轻质高铝骨料的高,但在1000 ℃下相差不大,均在0.42 W·m-1·K-1左右.由此可见,轻质高铝骨料内部孔径微小化和Al2O3含量的提高使轻质浇注料的性能更优.     

原料及热处理制度对合成微孔轻质莫来石骨料性能的影响

研制具有优良隔热性能的耐火骨料对开发高性能轻质浇注料有重要作用。以w(α-Al2O3)=95%,w(β-Al2O3)=3%~5%的工业氧化铝A或w(γ-Al2O3)=70%~80%,w(α-Al2O3)=5%~10%,w(三水铝石)=5%~10%的工业氧化铝B,硅石粉为主要原料,采用烧烬可燃物法制备了微孔轻质莫来石骨料,研究了两种具有不同特性的工业氧化铝和不同热处理制度对合成微孔轻质莫来石骨料性能的影响。结果表明:(1)以工业氧化铝B为原料制得的轻质莫来石骨料的体积密度要普遍低于以工业氧化铝A为原料的,且以工业氧化铝B为原料得到的莫来石骨料的常温耐压强度随热处理温度升高而增加。(2)以不同工业氧化铝为原料合成骨料的莫来石的转化率在1500℃之前大致相当,均为60%(w)左右,得到的微孔轻质莫来石骨料的平均孔径约为3~5μm。(3)以γ相为主的工业氧化铝B更适合作原料,合适的热处理制度为1350℃6h。     

莫来石轻质骨料的制备及性能研究

以蓝晶石细粉为原料，核桃壳粉为造孔剂，硅溶胶为结合剂，制备了莫来石轻质骨料。研究了煅烧温度(分别为1 300、1 400、1 500、1 600℃,保温时间均为180 min)和保温时间(分别为60、120、180 min,煅烧温度均为1 500℃)对莫来石轻质骨料体积密度、显气孔率、烧后线变化率、物相组成和显微结构的影响。结果表明，在1 500℃保温60 min所得莫来石轻质骨料的综合性能最优，其体积密度为1.18 g·cm^-3,显气孔率为59.8%,烧后线变化率为2.58%,莫来石相含量为86%(w)。     

轻质骨料种类对高铝浇注料性能的影响

为了降低高铝浇注料的体积密度和热导率，研究了分别以轻质微孔莫来石、高铝多孔熟料和氧化铝空心球为骨料的三种高铝浇注料的烘干及1 250℃热处理后的性能。结果表明：1)浇注料的烘干强度主要取决于所用轻质骨料的强度，1 250℃热处理后的强度还与浇注料的烧结程度有关；热导率主要受骨料的致密度以及气孔的大小和分布影响。2)比较后发现，以轻质微孔莫来石为骨料制备的浇注料的常温强度和高温抗折强度较大，热导率较低。     

Y2O3对合成微孔轻质莫来石骨料性能的影响

各类工业窑炉和热工设备的隔热保温是节能的重要方面。轻质耐火材料的应用是实现节能的有效措施。开发和应用高性能轻质不定形耐火材料对实现能源节约和提高能源利用率意义重大。研制具有优良隔热性能的耐火骨料对开发高性能轻质浇注料有重要作用。本工作以工业氧化铝、硅石粉为主要原料,采用烧烬可燃物法制备微孔轻质莫来石骨料,研究了Y2O3加入量对合成微孔轻质莫来石骨料性能的影响。结果表明引入Y2O3可促进合成料的固相反应和烧结过程。随着Y2O3含量的增加,合成微孔莫来石骨料的耐压强度显著提高,自4.5MPa提高到15MPa;引入Y2O3后合成料的气孔更小,分布更均匀。     

煅烧制度对合成轻质微孔莫来石骨料性能的影响

各类工业窑炉和热工设备的隔热保温是节能的重要方面。使用轻质耐火材料是实现节能的有效方法。开发和应用高性能轻质不定形耐火材料对实现节能意义重大。研制具有优良隔热性能的耐火骨料对开发高性能轻质浇注料有重要作用。以工业氧化铝、硅石粉为主要原料,采用加入可燃物的方法制备莫来石轻质合成料。根据坯体料的DSC-TG和大试样热重分析设置了不同的煅烧制度,比较了两种煅烧制度：一为单调升温,然后保温;另一为在高低两个温度分段保温。研究了两种煅烧制度对合成轻质微孔莫来石骨料莫来石化率及体积密度、气孔率性能的影响。结果表明,无烟煤约在600℃烧失,坯体料自1200℃开始发生莫来石化反应,试样经1350℃×6h热处理后的孔径分布3-7μm左右,莫来石转化率60%。     

煅烧制度对合成轻质微孔莫来石骨料性能的影响

以工业氧化铝、硅石粉为主要原料,采用加入可燃物的方法制备莫来石轻质合成料。根据坯体料的DSC-TG和大试样热重分析设置了不同的煅烧制度,比较了两种煅烧制度:一种为单调升温,然后保温;另一种为在高低两个温度分段保温。研究了两种煅烧制度对合成轻质微孔莫来石骨料莫来石化率及体积密度、气孔率性能的影响。结果表明,无烟煤约在600℃烧失,坯体料自1200℃开始发生莫来石化反应,试样经1350℃×6h热处理后的孔径分布3￣7μm左右,莫来石转化率60%。     

发泡法制备莫来石隔热浇注料工艺的研究

为研究制备工艺对莫来石发泡隔热材料性能及孔结构的影响,采用一种不同于传统发泡工艺制备莫来石隔热材料。研究了不同的制备工艺对体积密度、烧后线变化、干燥坯体及烧后制品的耐压强度以及试样的导热系数的影响,并通过观察体积密度为0.62 g/cm3试样的显微结构,分析了孔分布对发泡隔热材料性能的影响。通过实验得到如下结论:通过调整发泡剂的加入量,控制适宜的搅拌时间和速度,采用泥浆直接起泡方式,可以制备出性能优良的超轻质微孔莫来石发泡隔热材料;不同的起泡制备方法,影响莫来石发泡隔热材料的体积密度、重烧线变化、强度以及导热系数等性能,针对不同性能要求,可采用不同的制作方式,以满足实际使用的需要;通过显微结构观察,采用泥浆直接起泡制备方法,可以制备出高强微孔发泡隔热材料。     

基于高岭土制备轻量微孔莫来石骨料结构与性能研究

以高岭土细粉和α-Al2O3微粉为主要原料,采用原位分解法制备轻量微孔莫来石骨料,研究了铝硅摩尔比及热处理温度对轻量微孔莫来石骨料结构与性能的影响.结果表明:经过1400～1600℃热处理后,富铝莫来石试样中除主要物相莫来石相外,还残余一定量刚玉相,接近理论莫来石组成试样及富硅试样均仅检测到莫来石相;所制备的轻量骨料孔径分布主要集中于0.1 ～4 μm范围,均具有微孔结构;随着热处理温度的升高,骨料的体积密度上升,显气孔率下降,耐压强度上升;经1500℃热处理后,富铝试样体积密度为2.49 g/cm3、显气孔率为25.6％、耐压强度为146 MPa;接近理论莫来石组成试样及富硅试样体积密度均小于1.95 g/cm3、显气孔率大于38.0％,1000℃时导热系数均小于0.77 W/(m·K).     

高岭土加入量对合成轻质微孔莫来石性能的影响

以高岭土、工业氧化铝、硅石粉为起始原料,采用湿法共磨,注浆成型,利用高岭石热分解过程中形成一次莫来石及高活性的无定形SiO2,合成高纯轻质微孔莫来石.研究了高岭土加入量及煅烧温度对轻质莫来石体积密度与莫来石生成量的影响.结果表明,随配比中高岭土加入量的增加,莫来石的体积密度有下降的趋势,且有利于莫来石相含量的提高.高的煅烧温度虽能增加莫来石相的生成量,但不利于莫来石合成料的轻质化,适宜的煅烧温度为1450℃.     

Porous fibrous ZrO2-mullite ceramics prepared via tert-butyl alcohol-based gel-casting

Mullite fiber was used to fabricate ZrO₂-mullite based porous ceramic via tert-butyl alcohol (TBA)-based gel-casting process using zirconite and bauxite as raw materials. Phase compositions, microstructure, pore size distribution, linear shrinkage, bulk density, apparent porosity, thermal conductivity, and compressive strength were analyzed to investigate influences of mullite fiber content and added Y₂O₃ on prepared porous ceramics. Results show that bird nest-like three-dimensional fibrous reticular skeleton structure was constructed with mullite fibers that evenly enwrapped rod-like mullite and ZrO₂ grains. Prepared porous fibrous ZrO₂-mullite ceramics had narrow pore size distribution that consisted of mullite and m-ZrO₂. With an increase in mullite fiber content, linear shrinkage and bulk density decreased, apparent porosity increased, and relatively good thermal conductivity was obtained. In addition, added Y₂O₃ reacted with Al₂O₃ and SiO₂ to form Y-Al-Si-O glass phase, which promoted sintering and densification of the ceramic, thus improving its compressive strength.     

Preparation and properties of mullite-bonded porous fibrous mullite ceramics by an epoxy resin gel-casting process

Porous fibrous mullite ceramics with a narrow range of pore size distribution have been successfully prepared utilizing a near net-shape epoxy resin gel-casting process by using mullite fibers, Al₂O₃ and SiC as raw materials. The effects of sintering temperatures, different amounts of fibers and Y₂O₃ additive on the phase compositions, linear shrinkage, apparent porosity, bulk density, microstructure, compressive strength and thermal conductivity were investigated. The results indicated that mullite-bonded among fibers were formed in the porous fibrous mullite ceramics with a bird nest pore structure. After determining the sintering temperatures and the amount of fibers, the tailored porous fibrous mullite ceramics had a low linear shrinkage (1.36–3.08%), a high apparent porosity (61.1–71.7%), a relatively high compressive strength (4.4–7.6 MPa), a low thermal conductivity (0.378–0.467 W/m K) and a narrow range of pore size distribution (around 5 µm). The excellent properties will enable the porous ceramics as a promising candidate for the applications of hot gas filters, thermal insulation materials at high temperatures.     

High gas permeability and directional channels of mullite porous ceramics prepared by pectin-based freeze-drying method

New gel system for preparing mullite porous ceramics by gel-casting freeze-drying was proposed, using pectin as gel source and alumina and silica as raw materials. Directional channels were formed due to sublimation of water during freeze-drying and decomposition of pectin during high temperature sintering to prepare porous mullite ceramic membranes. Effects of solid content on the properties of mullite ceramics in terms of phase composition, microstructure, apparent porosity, bulk density, pore size distribution, compressive strength, thermal conductivity, pressure drop, and gas permeability were investigated. It was found that prepared porous mullite possessed high apparent porosity (56.04%–75.34%), low bulk density (.77–1.37 g/cm³), uniform pore size distribution, relatively high compressive strength (.61–3.03 MPa), low thermal conductivity (.224–.329 W/(m·K)), high gas permeability coefficient (1.11 × 10⁻¹⁰–4.73 × 10⁻¹¹ m²), and gas permeance (2.18 × 10⁻²–9.32 × 10⁻³ mol⋅m⁻²⋅s⁻¹⋅Pa⁻¹). These properties make prepared lightweight mullite ceramic membranes promising for application in high temperature flue gas filtration. Proposed gel system is expected to provide a new route to prepare porous ceramics with high porosity and directional channels.     

不同造孔剂对钢包永久衬用隔热浇注料的影响

钢水冶炼过程中通常利用保温隔热材料来提高钢包周转过程中的保温性能,以保证连铸钢水温度的变化适应炉外精炼过程和连铸过程的工艺需要.为了研制高气孔率、高强度的保温隔热材料,以烧结莫来石为骨料,研究了四种不同造孔剂(菱镁矿粉、聚苯乙烯球、塑料颗粒和漂珠)对浇注料显气孔率及强度的影响.实验结果表明添加菱镁矿粉作造孔剂时,与未添加或添加其他造孔剂相比,烧后试样显气孔率较低,而且当加入量超过10%时,试样强度出现显著提升;添加聚苯乙烯球、塑料颗粒或漂珠做造孔剂均能够明显提升烧后试样的显气孔率,其中添加聚苯乙烯球、塑料颗粒的试样随着造孔剂引入量的增加强度出现明显降低,而添加漂珠的试样随漂珠引入量的增加强度变化不明显;复合添加10%菱镁矿粉和5%塑料颗粒时试样气孔率为29.34%、耐压强度为42 MPa,体积密度为1.98 g·cm-3,综合指标最高,最适合于做为莫来石质钢包保温隔热浇注料的造孔剂.