赛隆结合耐火材料的工业应用研究与展望

综述了塞隆结合耐火材料的研究进展,讨论了赛隆及赛隆结合耐火材料合成与生产的工艺方法,分析了赛隆结合耐火材料的结构、性能与应用途径。     

赛隆结合耐火材料和工业应用研究与展望

综述了赛隆结合耐火材料的研究进展，讨论了赛隆及赛隆结合耐火材料合成与生产的工艺方法，分析了赛隆结合耐火材料的结构，性能与应用途径。     

Sialon/SiC复相耐火材料中Sialon相Z值的控制

研究了利用SiC为主要原料,粘土等为辅助原料直接合成Sialon/SiC复相耐火材料中Sialon相的Z值控制问题.结果表明,在一定的反应温度下,Sialon相Z值随辅助原料中Al、Si质量比的增加而增加,文中还对实验结果进行了分析讨论.     

反应结合刚玉基耐火材料结构与性能的研究

以板状刚玉为主原料,热固性树脂为结合剂,研究了铝粉的添加量,以及复合加入硅粉及碳化硅粉对刚玉基耐火材料结构与性能的影响.对在空气气氛下以不同温度处理后的试样常温物理性能及高温强度进行检测,并用XRD和SEM对其物相组成和显微结构进行了分析表征.结果表明:铝粉氧化生成高活性的Al2O3,可以促进烧结;此外,铝粉还可以与碳及氮气反应生成Al4C3和AlN晶须,对制品起到增强增韧的作用,但铝粉的加入量控制在8％较好;复合加入硅粉及碳化硅时,高温处理后氧化生成的Al2O3与SiO2原位反应生成莫来石相,有利于改善材料高温性能.     

高温N2气氛下树脂结合刚玉材料中阿隆相的形成机制

以酚醛树脂为结合剂,分别以100wt%烧结刚玉细粉、100wt%电熔刚玉细粉和50wt%烧结刚玉加50wt%电熔刚玉混合细粉为原料制备试样,试样在N₂气氛下经1 500℃和1 600℃烧成,对烧后试样进行XRD、SEM和EDAS表征分析。结果表明：1 500℃烧后试样中生成了γ-AlON（Al₅O₆N）和12H多型体（Al₆O₃N₄）,1 600℃烧后试样中生成了γ-AlON（Al₅O₆N）、21R多型体（Al₇O₃N₅）和16H多型体（Al₈O₃N₆）。1 600℃烧成试样中生成的阿隆（AlON）含量较1 500℃烧成试样显著增多。在相同温度下,50wt%烧结刚玉加50wt%电熔刚玉混合细粉试样中生成的AlON含量最多,100wt%电熔刚玉细粉试样次之,100%烧结刚玉细粉试样中生成的AlON含量最少。分析了AlON的形成机制并建立了刚玉细粉与碳的反应模型。     

刚玉莫来石复相陶瓷力学性能的影响因素分析

本文采用正交设计方法研究了硅微粉、氧化铝微粉及烧结温度对刚玉莫来石复相陶瓷常温强度和高温强度的影响机制.结果表明:氧化铝微粉对高温强度的影响较大,硅微粉次之,烧结温度最小.适当降低氧化铝微粉的含量,并提高硅微粉的含量和烧结温度,可以提高复相陶瓷的高温强度.通过调节硅微粉、氧化铝微粉及烧结温度可控制刚玉莫来石复相陶瓷的显微结构,改善刚玉莫来石复相陶瓷的高温强度.     

热处理温度对刚玉基耐火材料组织和微粒脱落的影响EI北大核心CSCD

为研究温度对刚玉基耐火材料组织和微粒脱落的影响,对粉末冶金高温合金粉末制备用刚玉基(Al_(2)O_(3))耐火材料进行950~1350℃不同温度保温60 min处理。采用XRD分析热处理前后耐火材料的结构,采用扫描电镜对各样品进行微观形貌观察和微区成分测定,并用黏附实验评价不同温度处理后耐火材料颗粒脱落性的改善情况,探索加热保温处理对减少颗粒脱落的机理。采用热冲击测试评价不同温度处理后耐火材料耐热冲击性,并测试耐火材料的显气孔率与体积密度。结果表明:随着加热温度升高,耐火材料中的铝酸钙黏结剂成分将逐步从CaAl_(2)O_(4)(CA)转化为CaAl_(4)O_(7)(CA_(2)),一方面耐火材料中细小的陶瓷颗粒逐步烧结在一起,直至形成相互连接的稳定网状结构;另一方面逐步在大颗粒骨料上润湿铺展并相互连接,最后形成对大颗粒的包覆,同时耐火材料微粒黏附力将随着加热温度的升高逐渐增强。采用预热处理对于耐火材料的显气孔率、体积密度以及整体的耐热冲击性影响不大,但是随着温度升高,对于耐火材料表面在热冲击测试中的局部脱落程度和质量损失率有较明显改善。在保温60 min的条件下,加热温度在1150~1350℃时微粒脱落明显减少,其中1250~1350℃为较优预热温度段。     

熔渣对铝-镁系耐火材料侵蚀的研究进展

铝-镁系耐火材料是钢包村用主要材料,损坏的主要机理是熔渣的侵蚀与渗透.综合分析了近年来熔渣对铝-镁系耐火材料侵蚀的研究成果,主要包括不同成分的熔渣对刚玉、方镁石、尖晶石以及由它们组成的耐火材料的侵蚀,并对今后钢包用耐火材料的发展提出了看法.     

逐次回归分析法研究刚玉β-Sialon复合材料粒度组成与烧结性能的关系

采用逐次回归方法对反应烧结制备的刚玉β-Sialon复合材料进行了分析. 研究了材料的体积密度、显气孔率及常温抗折强度与原料的颗粒配比之间的关系, 得到 了回归效果良好的数学模型, 验证结果表明回归方程的预报与实验值相当接近, 回归方程可用于刚玉/β-Sialon复合材料常温物理性能的预报.     

β－Sialon陶瓷的微波烧结研究

微波加热具有极快的加热和烧结速度，并从根本上不同于常规加热．利用微波能在高温烧结陶瓷是近年来迅速发展的一门新技术．本文利用自行研制的ＴＥ＿１０３单模腔微波烧结系统对没加添加剂的自蔓延高温合成的β－Ｓｉａｌｏｎ粉的微波加热特征进行了研究．通过选择适当的保温方式，快速加热至１６５０℃，有着适当的保温时间可获得９７．５％ＴＤ的β－Ｓｉａｌｏｎ陶瓷，与常规无压烧结（１８５０℃）相比显示了更高的密度，更均匀的微观结构和力学性能．     

福建高岭土合成赛龙(β′—Sialon)粉体的烧结性能研究

本文研究了由福建高岭土合成的赛龙(β—Sialon)粉体的烧结性能。实验表明:在常压和不加任何其它添加剂的条件下,烧结温度不低于1700℃才能获得较致密的烧结材料。烧结机理为扩散—溶解—沉析复合型机制。原料中 CaO,MgO 和 Fe_2O_3等杂质在高温烧结过程于晶界处形成低熔液相,加速了β'—Sialon 坯体烧结致密化进程。β'—Sialon 烧结体由长柱状β'—Sialon 晶体相互交织成网状骨架,并由石英,氮化硅,莫来石和少量β'—Sialon 等轴晶粒填充到骨架空隙的复合型结构。此外,烧结温度与烧结气氛中氧气含量对烧结密度和矿物组成影响也很大。     

β′-α′-Sialon 二相陶瓷

采用一种新方法制备β′-Sialon 活性粉料,以 Y_2O_3和 Al_2O_3等为添加剂,经高温无压烧结,制得了β′-α′-Sialon 二相陶瓷。它的抗折强度室温时为564MN/m~2,1200℃时为450MN/m~2,硬度 HR_A 为92～93,断裂韧性K_(1c)为4.74MN/m~(3/2)。     

结构功能一体化Sialon陶瓷制备技术研究

陶瓷的多功能化已经成为功能陶瓷材料的重要发展方向之一。Sialon陶瓷具有高硬度、高强度、高耐温性和透明性,是理想的承载/防热/透明多功能陶瓷的候选材料。但是,由于其原料粉末氮化硅难于烧结,实现Sialon陶瓷材料结构功能一体化的制备技术成为其限制因素。试验表明氮化硅原料粉末质量对烧结样品质量有明显的影响,当氯离子残余量提高时,样品的烧结性能明显下降,而影响氯离子含量的因素主要是原料制备方法和粉末洗涤工艺,试验表明氨解法制备的氮化硅粉末在充分洗涤后具有较好的烧结性能,而采用燃烧合成法制备氮化硅粉末在充分控制燃烧温度和α含量、良好洗涤的前提下,也可获得综合性能良好的Sialon试样。粉末混合工艺对样品性能具有重要影响。当采用行星式球磨混料时,粉末粉碎效果较好,混合均匀,造粒后容易得到均匀的物理力学性能,而采用超声波法不但无法实现大颗粒粉末的破碎,而且局部存在纳米级颗粒的团聚现象,烧结的样品性能不均匀。但是行星式球磨方法的缺点是进口氮化硅磨罐昂贵,其它材料磨罐磨损严重,污染粉料。高频振动是一种较好的粉末混合方法,不但可以实现粉末的充分混合,而且具有一定的破碎效果,容器壁容易作防污处理,处理量大,处理效率高,可制备...     

Dy α-βSialon 陶瓷的制备与相变研究

在Dy-Si-Al－O－N系统相关系的研究基础上，设计了以DyAG和M’相作为晶界相的单相α-Sialon和β-Sialon以及复相α－β-Sialon材料．研究了它们的致密化行为，热处理过程中的α’→β’相变机制以及力学性能．结果表明：可以制备出以DyAG和M’相作为晶界相的单相α-Sialon和β-Sialon以及复相α－β-Sialon材料．作为烧结助剂，DyAG比M’更能有效地促进致密化．Dy-α’较之其他的含Dy的物相更易于形成，因此烧结样品的α’相含量比设计值高．通过热处理，使α'→β'转变发生，可以达到设计的α’/α’ β’值．     

常压烧结ZrB2-SiC复相材料的抗氧化行为研究

以溶胶凝胶法合成的超细ZrB₂粉体为主要原料,研究了不同含量Mo和Mo-B₄C为烧结助剂时,ZrB₂-SiC体系的常压烧结工艺,测试了其力学性能,并系统研究了分别以4wt%Mo和4wt%Mo-2wt%B₄C为烧结助剂制备的ZrB₂-20wt%SiC复相陶瓷在不同温度下的静态抗氧化行为,研究表明：仅以Mo作为烧结助剂时,在1300℃以上材料表面开始出现ZrO₂颗粒析出而迅速氧化. 当添加Mo-B₄C复合烧结助剂时,液相保护层在1300℃开始出现,并随着温度升高逐步变厚且均匀,材料在1500℃氧化30min后,抗弯强度仍有室温强度的86%,表现出良好的抗氧化性能.     

添加Sm-M''''和YAG的α/β-Sialon复相陶瓷的烧结反应过程

研究了在Sialon系统中分别引入10%的Sm-M'(melilite)和YAG(garnet)后的烧结反应过程.M系统(引入了Sm-M')在1600℃生成了富N过渡相Sm-M'.在烧结过程中M系统是富N的环境,有利于α-Sialon的形成,A系统(引入了YAG)在1350℃下生成的富O的过渡相YAG直到1700℃才消失.富O的环境阻碍α-Sialon的形成.     

TiO_2/(O′+β′)-Sialon复相陶瓷的化学相容性及光催化性能研究

TiO2/(O′+β′)-Sialon是一全新的复相陶瓷体系。在对其化学相容性进行研究的基础上,以自制(O′+β′)-Sialon粉和纳米锐钛矿型TiO2粉为原料成功制备出了该复相陶瓷,并以其对亚甲基蓝溶液的降解为模型反应对其光催化性能进行了研究。热力学计算表明,标态下,β-′Sialon在任何温度、O-′Sialon在690K以上均可与TiO2发生反应。实验结果表明,O′-Sialon和β-′Sialon与TiO2发生反应的温度在1000℃以上,锐钛矿从920℃开始发生向金红石的相变,通过在不高于1000℃温度下改变烧结制度得到了亚稳态的不同TiO2相组成的TiO2/(O′+β′)-Sialon复相陶瓷。该复相陶瓷具有光催化活性,且光催化效率随材料中TiO2含量的增加而增大。800和900℃烧结的材料具有较高的光催化活性,随烧结温度的升高和恒温时间的延长材料的光催化活性逐渐下降。     

常压烧结ZrB2-SiC复相材料的抗氧化行为研究

以溶胶凝胶法合成的超细ZrB₂粉体为主要原料,研究了不同含量Mo和Mo-B₄C为烧结助剂时,ZrB₂-SiC体系的常压烧结工艺,测试了其力学性能,并系统研究了分别以4wt%Mo和4wt%Mo-2wt%B₄C为烧结助剂制备的ZrB₂-20wt%SiC复相陶瓷在不同温度下的静态抗氧化行为,研究表明：仅以Mo作为烧结助剂时,在1300℃以上材料表面开始出现ZrO₂颗粒析出而迅速氧化. 当添加Mo-B₄C复合烧结助剂时,液相保护层在1300℃开始出现,并随着温度升高逐步变厚且均匀,材料在1500℃氧化30min后,抗弯强度仍有室温强度的86%,表现出良好的抗氧化性能.     

TiO2/(O''+β'')-Sialon复相陶瓷的化学相容性及光催化性能研究

TiO2/(O' β')-Sialon是一全新的复相陶瓷体系.在对其化学相容性进行研究的基础上,以自制(O' β')-Sialon粉和纳米锐钛矿型TiO2粉为原料成功制备出了该复相陶瓷,并以其对亚甲基蓝溶液的降解为模型反应对其光催化性能进行了研究.热力学计算表明,标态下,β'-Sialon在任何温度、O'-Sialon在690K以上均可与TiO2发生反应.实验结果表明,O'-Sialon和β'-Sialon与TiO2发生反应的温度在1000℃以上,锐钛矿从920℃开始发生向金红石的相变,通过在不高于1000℃温度下改变烧结制度得到了亚稳态的不同TiO2相组成的TiO2/(O' β')-Sialon复相陶瓷.该复相陶瓷具有光催化活性,且光催化效率随材料中TiO2含量的增加而增大.800和900℃烧结的材料具有较高的光催化活性,随烧结温度的升高和恒温时间的延长材料的光催化活性逐渐下降.     

钛酸镁/钛酸镧复相陶瓷性能的研究

研究了钛酸镁/钛酸镧复相陶瓷的烧结性能和介电性能,并对影响机理作了初步探讨.结果表明,钛酸镁/钛酸镧复相陶瓷能在1330℃左右烧结;在10MHz下,介电常数可在20～45之间随意调节,介电损耗都为10-4数量级;复相陶瓷主要由MgTiO3、La0.66TiO2.993两种晶相构成;陶瓷中晶相分布均匀、晶粒结合紧密、烧结致密性好.