Al2O3—ZrO2—SiO2系相图结构特征的研究

按照Al_2O_3/SiO_2比值,在Cevales给出的Al_2O_3-ZrO_2-3Al_2O_3·2SiO_2系的无变量点附近选择了6个组成,对其进行了熔体自然冷却、缓冷和淬冷析晶试验,并对析晶后的试样进行了XRD、SEM和EDAX分析,结果表明:(1)相平衡关系与Cevales给出的Al_2O_3-ZrO_2-3Al_2O_3·2SiO_2系相图的结构特征吻合得很好,其无变量点为低共熔点;(2)莫来石晶相的Al_2O_3/SiO_2比值波动于A_3S_2-A_(?-7)S之间,与Aramaki和Roy测定的Al_2O_3-SiO_2系莫来石稳态固溶体的Al_2O_3上限含量为74.3％是一致的;(3)析晶的单一莫来石晶相的EDAX能谱中不存在Zr谱线,ZrO_2在莫来石中的固溶问题,应进一步研究。     

Al_2O_3-ZrO_2-SiO_2系相关系的再研究

借助高分辨力FESEM-EDS重新研究了Al_2O_3-ZrO_2-SiO_2系相关系。研究结果认为:1)在A-Z-M分系的Zr O_2含量(w)分别为30. 00%和33. 26%,Al_2O_3、SiO_2物质的量比分别为1. 50和1. 75的2个试样中,没有发现莫来石-刚玉-ZrO_2三元共晶,只发现莫来石-ZrO_2(M+Z)二元共晶;(M+Z)共晶在形态上保持莫来石基晶的结晶习性,呈微米级共晶和纳米级共晶。2)在组成落在ZS-M连线上,Al_2O_3、SiO_2物质的量比分别为0. 26、0. 59、0. 80、1. 10的4个试样中,均没有发现锆英石晶相,均有初晶ZrO_2、莫来石和玻璃相;随着Al_2O_3、SiO_2物质的量比增大,莫来石增多、增大,并且出现少量的(M+Z)共晶,玻璃相中析出纳米级t-ZrO_2晶。3) M-ZS-S分系的SiO_2含量为90%(w)的试样在1 600℃保温3 h热处理条件下均熔,自然冷凝后呈玻璃态,并发生纳米-亚微米级t-ZrO_2析晶;没有发现所谓的锆英石-莫来石-方石英三元共晶。     

ZrO_2-Al_2O_3-SiO_2系的转熔反应

在研究各种熔铸ZAS耐火材料显微结构时发现,有些样品中的莫来石是借转熔反应生成的。这种现象显然是同 或G.Cevales 的ZrO-Al_2O_3-SiO_2系相图不一致。为了验证转熔反应,就两相图的三元不变点区域选取6个组成点配料,熔融后在缓冷和忽冷条件下鉴定其显微结构。发现 和Cevales 不变点组成的试样在缓冷时发生转熔反应。取含有刚玉共析体(C Z)和玻璃相的试样于1650℃、2h热处理,(C Z)同液相进行转熔反应而生成大量莫来石。复又熔融并急冷,莫来石全部分解,又还原成(C Z)共析体和玻璃相的相组合。     

ZrO_2在莫来石中固溶性的研究

对组成点在Al_2O_3-ZrO_2-SiO_2系ZrO_2-A_(1.6)S连线上的三个熔制试样,依次在1350、1500和1650℃下保温8h进行热处理。高温热处理后试样的EDAX能谱表明:在趋于平衡的条件下,ZrO_2在莫来石中无明显固溶。     

ZrO_2-SiO_2-Al_2O_3系复相陶瓷制备及其耐磨性试验研究

利用等离子分解锆英石(PDZ)和锆英粉与Al_2O_3反应烧结制务了ZrO_2－SiO_2－Al_2O_3系复相陶瓷。利用XRD、SEM、反应显微镜、显微硬度计等测试手段,对烧成试样的物相相成、显微结构、显微硬度、气孔状况及耐磨性进行了测试分析与讨论。研究结果表明：含镁助剂的加入促进了反应烧结;由PDZ制备的试样的性能优于锆英粉原料的试样;较佳的原料配比为No.4即Al_2O_3:PDZ=3:1,其耐磨性优于氧化铝质研磨体;适宜的烧成温度范围是1580℃～1600℃。     

晶体生长抑止剂对Al2O3纤维晶化过程的影响

利用XRD、IR和SEM,研究了八种晶体生长抑止剂对Al_2O_3纤维品化过程的影响.结果表明纯Al_2O_3纤维析晶顺序为:无定形(?)η-(?)γ-/x-(?)δ-(?)α-Al_2O_3,当引入不同抑止剂时,Al_2O_3析晶的顺序发生变化,同时还能析出k-、(?)-和0—Al_2O_3.其中抑止剂SiO_2、B_2O_3、ZrO_2和P_2O_5对α—Al_2O_5晶粒的生长有较好的抑止作用.在SiO_2—Al_2O_3系统中,随着SiO_2含量的增加,α—Al_2O_3晶粒减少,同时析出莫来石晶相.     

ZrSiO_4-Al_2O_3反应烧结过程的研究

本文通过测定试样真密度、烧成收缩、相对密度以及XRD和SEM,对ZrSiO_4-Al_2O_3反应烧结过程进行了系统研究。结果表明,化学反应于1380℃开始,在1400—1420℃迅速进行。该化学反应产生一定量的非晶相,其含量与温度有关。莫来石的晶胞常数在反应初期有较大变化,这一变化是由莫来石的化学组成变化产生的。莫来石是由ZrSiO_4分解的非晶SiO_2与Al_2O_3反应形成的。上述化学反应对致密化产生不利影响,其程度与液相量有关。采用分段反应烧成制度可以提高试样烧结性能。     

在K_2O-Al_2O_3-SiO_2系致密瓷中原位合成莫来石

K_2O-Al_2O_3-SiO_2系瓷是应用最悠久、最广泛的陶瓷材料,面临资源与环境的制约以及新的市场需求,必须进行创新。莫来石对优化陶瓷性能起到直接的作用,为此进行了在致密性的K_2O-Al_2O_3-SiO_2系铝矾土瓷中原位合成柱状莫来石的研究,探讨了原料组成、制备过程,特别是烧成制度对莫来石生成量和形态、分布的影响。通过XRD、SEM等手段分析,测试了瓷体中的晶相数量、形貌。结果表明:充分细磨分散煅烧铝矾土,加入有利于促进莫来石生成和Al_2O_3溶解的二价金属氧化物的复合熔剂,充足的保温时间,可以合成较多的柱状莫来石晶体,其在瓷体中的含量最高可达60%,本系统中莫来石以溶解-沉积方式生成,有别于固相合成莫来石的机理。     

锆莫来石材料反应烧结过程的研究

本文利用XRD、SEM和EDAX等方法系统研究了含ZrO_2约33%的ZrO_2-Al_2O_3-SiO_2系耐火材料,从生坯煅烧至1600℃所发生的结晶相变化,显微结构变化及烧结过程中ZrSiO_4的分解温度.结果表胆:ZrSiO_4的分解比莫来石的形成要快,莫来石是由ZrSiO_4分解的非晶SiO_2与Al_2O_3反应形成的.1450～1550℃是锆莫来石耐火材料煅烧过程中物相变化最激烈的温度范围,该反应对致密化产生不利影响.要使结构致密,烧成温度必须大干1600℃.     

ZrO_2对R_2O-RO-Al_2O_3-B_2O_3-SiO_2系熔块釉硬度的影响

为了研制高硬度熔块釉,在R2O-RO-Al2O3-B2O3-Si O_2系熔块釉配料的基础上,以锆英石引入ZrO_2取代Si O_2,利用TG-DSC、XRD、SEM、维氏硬度仪等测试手段,研究了ZrO_2含量的变化对R2O-RO-Al2O3-B2O3-Si O_2系熔块釉的烧成过程、物相组成、微观结构和釉面硬度的影响。结果表明:在烧成过程中,ZrO_2含量由0增加到5.39%的8个试样均首先在820~1000℃析出Ca2Zn Si2O7晶体;ZrO_2含量达到2.50%及以上的试样同时析出ZrSi O4晶体,随着温度的进一步升高,Ca2Zn Si2O7晶体逐步熔于液相。烧成温度1180℃时,ZrO_2含量低于2.50%的试样全部得到物相组成为玻璃相的釉,釉面硬度较低;ZrO_2含量3.60%时釉中析出长度范围在1~8μm的ZrSi O4晶体,釉面硬度可达6027 MPa。     

反应烧结ZrO_2-莫来石瓷的研究

本文研究了ZrSiO_4—Al_2O_3反应烧结过程以及反应烧结ZrO_2-莫来石瓷的性质。采用分段反应烧结法,试样的断裂韧性K_(1c)值达到4.0MPam~(1/2),较合成莫来石高一倍。通过真比重测定及x-射线衍射分析,研究了ZrSiO_4—Al_2O_3化学反应的进程。结果表明该化学反应产生一定量的非晶相,其含量与温度有关。莫来石的晶格常数在化学反应初期有较大的变化,这一变化与莫来石化学组成的变化有关。莫来石是由ZrSiO_4分解的非晶SiO_2与Al_2O_3反应形成的。用x-射线衍射、扫描电镜和电子探针等研究了试样的相组成和显微结构。结果表明,ZrO_2主要以单斜相的形式存在,ZrO_2颗粒呈球形,反应烧结试样中晶粒尺寸较大,热压试样晶粒尺寸较小,但存在有团聚现象。该系统的增韧机理可能是微裂纹和裂纹偏转增韧。     

高硼区B_2O_3-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃

在B_2O_3-Al_2O_3-SiO_2系统中不易得到玻璃体,加入10wt％BaO,能得到均匀、透明的玻璃,此玻璃组成可作为B_2O_3-Al_2O_3-SiO_2 系统微晶玻璃的基础组成。组成为46.5％B_2O_3、23.0％Al_2O_3、20.5％SiO_2、10.0％ BaO的玻璃,退火后存在相分离。热处理时,硼酸铝晶体(9Al_2O_3·2B_2O_3)和莫来石(3Al_2O_3·2SiO_2)晶体析出,形成固溶体,得到能耐高温的微晶玻璃。由于B_2O_3的挥发,玻璃加热时存在热失重。在一定温度下,失重量与时间平方根成线性关系。得到了实用的PWB高硼微晶玻璃扩散源。     

CeO_2-TiO_2-La_2O_3复合烧结助剂对Al_2O_3/ZrO_2复相陶瓷性能影响研究

以氧化锆(3Y-ZrO_2)和氧化铝(Al_2O_3)为主要原料,以CeO_2-TiO_2-La_2O3为烧结助剂,采用常压烧结工艺制备Al_2O_3/ZrO_2复相陶瓷。探讨了配方组成和烧结温度对Al_2O_3/ZrO_2复相陶瓷体积密度、抗弯强度等性能的影响。采用激光粒度仪对氧化铝粉体和氧化锆粉体的粒度大小进行分析,同时采用X-射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对烧结样品的物相组成和显微结构进行分析。实验结果表明:本实验所采用的氧化铝和氧化锆粉体纯度较高,符合使用要求。当添加剂中TiO_2加入量为2.0%时,Al_2O_3/ZrO_2复相陶瓷在1450℃烧结后的综合性能最佳,其对应的体积密度和抗弯强度分别为3.73g/cm3和353.83MPa。     

添加Al_2O_3对ZrO_2(Y_2O_3)粉末性能的影响

采用化学共沉淀法制备了ZrO_2(Y_2O_3)和ZrO_2(Y_2O_3)/Al_2O_3超细粉末,研究了添加Al_2O_3对粉末性能的影响.添加Al_2O_3.提高了t—ZrO_2的结晶化温度,抑制了ZrO_2晶粒生长.使ZrO_2粒子得以细化.添加Al_2O_3.还提高了介稳t—ZrO_2的稳定性,有效抑制了t—ZrO_2→m-ZrO_2相变.Al_2O_3添加量超过20wt%时.粉末烧结活性降低,烧结温度提高.     

MgO—2MgO·SiO_2—CaO·MgO·SiO_2—MgO·Fe_2O_3—MgO·Al_2O_3系熔液最后结晶的固相

本工作用测定液限温度及熔液析晶方法,推测在MgO—2MgO·SiO_2—CaO·MgO·SiO_2—NgO·Fe_2O_3—MgO·Al_2O_8系内熔液冷却时,最后在1437℃结晶成为(MgO·Fe_2O_3,MgO·Al_2O_3,FeO·Al_2O_3,MgO)和(CaO·MgO·SiO_2,2MgO·SiO_2)二固溶体。     

电熔锆莫来石对Al_2O_3-Cr_2O_3耐火材料抗热震性能的影响

为研究添加电熔锆莫来石颗粒对Al_2O_3-Cr_2O_3耐火材料抗热震性能的影响,以电熔刚玉、电熔氧化铬、氧化铬绿和煅烧α-Al_2O_3粉等为主要原料,分别添加10%(w)的电熔锆莫来石颗粒和3%(w)的m-ZrO_2微粉,对试样进行水冷法抗热震试验、模拟开停车热震试验(2001 600℃)和常温物理性能检测,并重点研究了电熔锆莫来石颗粒对试样抗热震性能的影响机制。结果表明:添加电熔锆莫来石颗粒和m-ZrO_2微粉没有对烧后试样的常温物理性能和显微结构造成较大影响;添加电熔锆莫来石颗粒可以显著提高Al_2O_3-Cr_2O_3试样抗热震性能,效果与添加m-ZrO_2微粉试样的相同;电熔锆莫来石颗粒在烧成过程中析出的SiO_2相,增强了电熔锆莫来石颗粒与基质的结合程度,引导裂纹向电熔锆莫来石颗粒内部扩展,且电熔锆莫来石的共晶及多裂纹结构对裂纹的扩展起"分裂"和"吸收"等作用,从而使得添加电熔锆莫来石的试样获得优异的抗热震性能。     

低温烧结20wt% ZrB_2(ZrO_2)/Al_2O_3复相陶瓷及微观结构表征

在高纯亚微米Al_2O_3粉中添入质量分数为20 wt%的亚微米ZrB_2(ZrO_2)粉体,采用高压干压的成型方法和恒速升温多阶段小保温的烧结方法制备出ZrB_2(ZrO_2)/Al_2O_3复相陶瓷。采用XRD、EDS和SEM对ZrB_2(ZrO_2)粉体和复相陶瓷进行相组成、元素分布和微观结构表征。结果表明:1500℃/8 h烧结制备的20 wt%ZrB_2(ZrO_2)/Al_2O_3复相陶瓷微观结构优良;杂质元素诱导晶粒生长,导致复相陶瓷表面出现Al_2O_3和ZrB_2(ZrO_2)聚集相;引入的ZrB_2(ZrO_2)颗粒使复相陶瓷发生剧烈的穿晶断裂,ZrB_2(ZrO_2)晶粒带动周围的Al_2O_3晶粒发生明显的撕裂,断裂模式为穿晶-沿晶混合断裂。     

玻璃熔窑用Cr_2O_3——A1_2O_3——ZrO_2系新型电熔耐火材料

含有Cr_2O_320,ZrO_212.8,SiO_26.5,Na_2O0.7,其余为Al_2O_3(重量％)的新型电熔耐火材料。其矿物组成(AlCr)_2O_3的固熔体结晶为86％。此种新型电熔耐火材料的特点是：耐侵蚀性能极高。被誉为优良的耐火材料之一     

Al_2O_3含量对ZrO_2/Al_2O_3复相陶瓷流变性能和抗弯强度的影响

采用有机泡沫浸渍法制备ZrO_2/Al_2O_3复相陶瓷,分析Al_2O_3添加量对泡沫陶瓷显微形貌、相结构、抗弯强度和浆料流变性能的影响,确定制备复相陶瓷的最佳工艺参数。实验结果表明,ZrO_2/Al_2O_3复相陶瓷由m-ZrO_2相、t-ZrO_2相和Al_2O_3相组成;当Al_2O_3的含量为20 wt%时,烧结的陶瓷颗粒致密均匀,陶瓷的抗弯强度最佳,浆料表观粘度增加;增加Al_2O_3的含量到40 wt%,陶瓷出现较多气孔,浆料的表观粘度增加幅度不大;Al_2O_3的添加影响了复相陶瓷的致密性、晶粒尺寸、相结构等因素;制备ZrO_2/Al_2O_3复相陶瓷时,最佳工艺参数为20 wt%Al_2O_3和80 wt%ZrO_2。     

Al_2O_3对神东煤灰渣熔体特性的影响

向神东煤灰中添加Al_2O_3,通过煤灰熔融性测试,分析Al_2O_3对神东煤灰熔融温度的影响;通过激冷实验、X射线衍射(XRD)、热重分析及热力学软件FactSage,探究Al_2O_3对神东煤灰熔融特性的影响机理.结果表明,Al_2O_3始终起到提高煤灰熔融温度的作用.在Al_2O_3添加量(质量分数,下同)较低时,煤灰熔融温度升高趋势较为平缓;随着Al_2O_3添加量继续增大,煤灰熔融温度急剧升高.通过XRD检测及热力学软件FactSage模拟分析发现,Al_2O_3添加量较大时,在煤灰熔融过程中其与原煤灰中的SiO_2(以石英形式存在)形成了莫来石(3Al_2O_3·2SiO_2),从而造成了煤灰熔融温度急剧升高.