纳米/微米Al2O3-ZrO2内衬复相陶瓷的自蔓延高温合成

采用SHS重力分离技术制备出内衬Al2O3-ZrO2复相陶瓷.复相陶瓷基体主要由纤维状(Al2O3+ZrO2)共晶体组成,其中共晶体的ZrO2纤维直径达到纳米/微米尺度.经Vickers压痕法测试其断裂韧度为15.96MPa·m1/2,SEM观察和陶瓷材料断裂韧度测试得出裂纹的扩展主要受共晶体中Al2O3-ZrO2纳米/微米相增韧机制控制,迫使裂纹沿共晶体边界或层片共晶体Al2O3-ZrO2相界偏转,从而维持了该复相陶瓷较高的断裂韧度.     

Nd2O3掺杂对Y2O3-Ta2O5-ZrO2陶瓷相结构及热膨胀性能的影响

采用固相烧结法制备了Nd2O3掺杂Ta2O5-Y2O3-ZrO2体系热障涂层陶瓷材料。分别利用X-射线衍射仪、扫面电子显微镜和热膨胀仪对陶瓷材料的物相组成、显微结构以及热膨胀性进行了分析。结果表明,Nd2O3-Y2O3-Ta2O5-ZrO2陶瓷材料以四方相为主晶相,随着Nd2O3掺入量的增加,出现单斜相和少量其它杂相,且陶瓷材料的体积密度增大,热膨胀系数减小,晶粒也有所减小,表明稀土氧化物Nd2O3具有抑制晶粒长大和抗烧结的作用。     

机械合金化制备Al-Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层及其性能研究

通过机械合金化在室温下于304不锈钢表面成功制得Al-Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层。通过相关实验分析了复合涂层的组织形貌、显微硬度及高温氧化性能。结果表明:随着球磨时间的增加,涂层厚度先增加后减小;当球磨时间为8h时,涂层最为致密,平均厚度约为200μm;当球磨时间为14h时,涂层部分剥落,涂层厚度减小。涂层的显微硬度明显高于基体,且从表层到基体呈梯度下降,最高显微硬度值达HV0.1525,为基体硬度的2倍多。Al-Al2O3-ZrO2-Y2O3复合涂层的抗高温氧化性能良好。     

AgCuInTi钎料焊接Al2O3陶瓷界面反应机制研究

采用AgCuInTi钎料在较低温度对Al2O3陶瓷与可伐合金(Kovar)进行焊接。研究了钎焊温度对于Al2O3/AgCuInTi/Kovar封接件抗拉强度及漏气速率的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)以及X射线衍射分析(XRD)对陶瓷与钎料反应界面进行分析,研究界面反应机制。结果表明:随着焊接温度的升高,抗拉强度先升高后降低,最高达780℃时的93 MPa,漏气速率有先变小后变大的趋势,最小漏气速率为810℃时的1.1×10-10Pa·m3·s-1;焊接界面清晰可辨,陶瓷与钎料层形成了明显的反应界面,元素Ti和Cu在界面处达到峰值;元素In促使钎料在较低温度熔化,同时与Ag作用形成了钎料层的基体相,在陶瓷与钎料反应界面附近与Cu作用生成Cu4In;活性元素Ti是实现Al2O3与AgCuInTi连接的关键,界面主要产物为TiO2,TiO,Cu3TiO4,Al3Ti,同时伴有单质Ag的生成。     

ZrO2增韧Al2O3复相陶瓷中氧化锆相分布的分形维数

研究了氧化锆增韧氧化铝复相陶瓷中氧化锆相分布的分形维数随氧化锆含量、烧结温度、保温时间的变化规律,通过与该材料的力学性能比较,该变化规律不但反应了相分布特征,而且与力学性能的变化规律一致。提出了利用相分布的分形维数作为一个参量来定量分析相分布对力学性能的影响的可能性。     

含B2O3的Al2O3—Fe2O3基无氟复合造渣剂的试验研究

在杭钢炼钢厂40t转炉上进行了含B2O3的Al2O3-Fe2O3基无氟复合造渣剂的工业性试验。试验结果表明其冶金特性良好;能提前0.5~1.0min化渣;全程化渣好,基本上不喷溅,不返干、不粘枪;钢铁料、石灰等消耗有所降低。本文还探讨了Al2O3与B2O3化渣机理的有关问题。     

Al2O3La2O3Y2O3/Cu复合材料的电弧侵蚀特性研究

采用喷射沉积和内氧化法制备出Al₂O₃La₂O₃Y₂O₃/Cu复合材料,研究该材料在直流20 V/20 A的工作条件下触点的电弧侵蚀特性,并与Al₂O₃/Cu材料进行了对比分析.利用电子天平、扫描电镜等方法分析电弧侵蚀后触点的质量变化和表面微观结构.结果表明,通过添加Y₂O₃、La₂O₃稀土氧化物颗粒,可有效降低触头材料的材料转移量.Al₂O₃La₂O₃Y₂O₃/Cu材料的抗熔焊性和抗烧损性优于Al₂O₃/Cu材料的性能.在直流阻性负载条件下Al₂O₃La₂O₃Y₂O₃/Cu阳极触头表面形成凹坑,阴极触头表面形成凸起,触点表面显示出浆糊状凝固物和喷发坑等电弧侵蚀形貌特征.      

不烧Al2O3-C质耐火材料在水蒸气中的抗氧化性能

对高炉炉身下部用不烧Al₂O₃-C质耐火材料在水蒸气环境下的抗氧化性能进行了详细的热力学分析和全面的氧化性能实验.根据实验结果,总结出其氧化规律,建立了不烧Al₂O₃-C质耐火材料的氧化动力学模型.此外,还对氧化前后试样的抗折强度进行了测定和比较.     

CaO–Al2O3–SiO2复合烧结助剂添加量对ZrO2/Al2O3复相陶瓷性能的影响

以Al(NO₃)₃·9H₂O、Ca(NO)₂·4H₂O、C₈H₂₀O₄Si为原料, 采用高分子网络法制备出成分均匀、粒度分布为3~7μm、高活性的CaO–Al₂O₃–SiO₂复合烧结助剂; 将质量分数为3%、5%、7%、9%的CaO–Al₂O₃–SiO₂复合烧结助剂添加到Al₂O₃和ZrO₂原料粉体中, 经干压成型, 在1450℃烧结温度、保温4h的工艺条件下进行常压烧结制备得到ZrO₂/Al₂O₃复相陶瓷试样, 研究烧结助剂添加量对复相陶瓷力学性能和显微组织结构的影响。结果表明:当添加质量分数为5%的CaO–Al₂O₃–SiO₂复合烧结助剂时, ZrO₂/Al₂O₃复相陶瓷的综合性能最达到佳, 相对密度为94%, 显微维氏硬度为1204 MPa, 抗弯强度为321 MPa, 断裂韧性为4.52 MPa·m1/2。     

Al2O3-13%TiO2复合陶瓷涂层厚度的电刷镀参数敏感性分析

采用电刷镀技术在油墨刮刀刀口制备Al2O3-13%TiO2复合陶瓷(AT13)涂层,借助系统分析中的多因素敏感性分析方法,建立无量纲形式的敏感度函数,计算敏感度因子,对影响涂层厚度的工艺参数进行敏感性分析,找出影响厚度的最大敏感因素,并与中心组合设计实验的方差分析结果进行比较。结果表明:镀头运动速度对涂层厚度影响最大(敏感因子SV*=4.352 8),电流次之(S I*=0.289 3),电压的影响程度最小(SV*=0.249 2)。敏感性分析的结果与方差分析结果一致,可以作为优化电刷镀制备复合陶瓷涂层参数的1种新方法。     

CeO2添加剂对Al2O3-MgO-CaO耐火材料

由于Al₂O₃-MgO-CaO系耐火材料在烧成过程中存在许多对烧结致密化不利的因素, 进而影响其相关性能的使用.为此, 在1 500~1 600 ℃条件下制备了Al₂O₃-MgO-CaO复合材料, 并研究加入CeO₂添加剂对该系耐火材料烧结致密化的影响.实验结果表明:将CeO₂添加到Al₂O₃-MgO-CaO系耐火材料的较优烧成温度为1 600 ℃, 当CeO₂的添加量(质量分数, 下同)分别为4 %和6 %时, 其显气孔率分别降低至3.9 %和3.8 %, 体积密度从未添加时的2.88 g/cm3分别升高至3.62 g/cm3和3.68 g/cm3; 同时, 通过扫描电镜观察发现添加CeO₂后该系耐火材料显微结构致密化程度较高, 从而实现其良好的致密化.      

不同钛含量的钢与Al2O3和MgAl2O4界面润湿行为

高温下钢液中会生成大量的非金属夹杂物,对钢的浇铸工艺和钢产品性能产生不利影响。通过研究高钛钢与夹杂物的界面润湿行为,以期为高钛钢成分设计以及夹杂物的控制研究提供理论依据。以不同钛含量的钢样品以及Al₂O₃和MgAl₂O₄为研究对象,采用改进后的座滴法进行高温润湿试验得到表观接触角;通过电子探针对样品界面的微观形貌和元素进行表征,并结合热力学计算对钢与夹杂物的界面润湿行为进行解释。当钢中钛质量分数分别为0.01%、0.31%和0.68%时,Al₂O₃/钢润湿系统的表观接触角分别为96°、90°和112°,润湿后的样品界面均匀,无新反应相的存在和明显的元素富集。MgAl₂O₄/钢润湿系统的表观接触角分别为113°、106°和130°;低钛含量(w(Ti)=0.01%)时,界面无反应相生成,高钛含量时,界面存在不连续的反应层,为MgS、MgO、Ti₄S₂C₂     

自蔓燃高温合成Al2O3/B4C复相陶瓷中硼酸铝相的消除

研究自蔓燃高温合成Al₂O₃/B₄C中硼酸铝相的形成机制,提出硼酸铝相的消除途径.通过对各种条件下燃烧合成产物的X射线分析和SEM观察发现,在点火前保持低温易生成低温硼酸铝相Al₄B₂O₉.自蔓燃方式合成过程中未反应的B₂O₃是产生高温硼酸铝相Al₁₈B₄O₃₃的主要原因,其形成量与初始反应物中B₂O₃过量密切相关,并受B₂O₃尺寸的影响.起始反应物的充分混合可以提高铝热反应程度,降低体系内未反应的B₂O₃的量,可抑制硼酸铝的生成.     

低温Al2O3悬浮电解新工艺的研究

研究了利用低熔点氟氯化物体系作电解质的低温Al₂O₃悬浮电解制铝新工艺,从20~80A电解槽上进行的电解结果,推导了电流效率的计算表达式.结果表明,影响电流效率的主要因素是槽电流和产物铝的表面积,增大槽电流和减小产物铝的表面积都能使电流效率增大.在100A电解槽上实验,当电解温度为750℃,γ-Al₂O₃平均粒度为1.22μm,电解质中F^-和Cl^-的摩尔比为1时,电流效率达到86.3%,制取1kgAl的电耗为11.73kW·h.     

球磨时间对Al2O3/Mo复合材料组织与性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备Al2O3/Mo混合粉体,利用高能球磨法细化Al2O3/Mo复合材料中氧化铝和钼的晶粒尺寸,研究了球磨时间对Al2O3/Mo复合材料组织与性能的影响,利用XRD和扫描电镜对复合粉末形貌和复合材料进行了物相和形貌分析。研究表明:随着球磨时间的延长,复合粉末的形貌经历了球状到层片状再到球状的变化,粉末粒度逐渐减小,经粉末冶金烧结后的复合材料中,氧化铝和钼的粒径逐渐减小,经过60h的球磨,氧化铝颗粒的尺寸达到500nm左右;复合材料的密度呈现先增加后减小的趋势,显微硬度则逐渐上升至403.2HV。     

超音速等离子喷涂Al2O3与Al2O3-13%TiO2涂层热震性能

采用超音速等离子喷涂工艺在不锈钢基体上制备了FeAl/Al₂O₃、FeCrAl/Al₂O₃、FeAl/Al₂O₃-13%TiO₂、FeCrAl/Al₂O₃-13%TiO₂四种涂层,通过扫描电镜表征微观结构,图像分析技术测量孔隙率,多峰法计算α-Al₂O₃质量分数,并测试了涂层的抗热震性能和结合强度。结果表明：超音速等离子喷涂制备的Al₂O₃涂层中α-Al₂O₃的质量分数约为40.3%～42.5%,涂层孔隙率约为3.47%～3.52%,制备的Al₂O₃-13%TiO₂涂层中α-Al₂O₃的质量分数约为24.0%～29.7%,涂层孔隙率...     

Mo-La2O3复合材料微观结构与力学性能的研究

采用X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM),维氏硬度计,电子万能材料试验机,动态热模拟机研究了稀土钼复合材料的结构、形貌、硬度、断裂韧性、高温屈服强度、强韧化机理等。结果表明:在钼中添加适量的La2O3,可起到室温强韧化和高温强化作用。随着La2O3含量的增加,样品的硬度、断裂韧性呈先增后减的规律,其最大值分别为l0.85 GPa7,.25 MPa.m1/2。该材料的强化机制为细晶优化和晶界强化;韧化机制为细晶韧化,裂纹偏转、微桥接和弯曲韧化。     

不同含量Al2O3烧结矿矿相结构与RDI+3.15 mm的定量关系

目前高碱度烧结矿中铝含量明显增多,其低温还原粉化现象亦日趋严重。以化学纯为原料,固定碱度为2.0,采用微型烧结的方法实验室自制烧结矿,从工艺矿物学角度入手,运用偏光显微镜,厘清Al₂O₃对烧结矿矿相结构的影响规律及其与烧结矿低温还原粉化指数RDI_{+3.15 mm}的定量关系。结果表明,随着Al₂O₃质量分数由1.0%提高至3.0%,烧结矿的显微结构不均匀化加剧,由以交织-熔蚀结构为以主变为熔蚀结构为主,斑状结构有所增多;气孔率由32.47%减小至20.68%,且裂隙及不规则薄壁大气孔增多;黏结相总体含量增加,局部出现硅酸盐玻璃相,铁酸钙形态由针状向板柱状和他形发展;金属相磁铁矿、赤铁矿含量均有所较低,但骸晶状赤铁矿明显增多;RDI_{+3.15 mm}明显降低。分析探讨了铝对烧结矿矿相结构影响的机理及低温还原粉化的根本原因,提出改善高铝烧结矿低温还原粉化性能的建议。     

高能球磨制备Al2O3/Cu复合材料

采用高能球磨法制备Al2O3/Cu复合粉末,通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)研究高能球磨时间对复合粉末的物相、晶粒尺寸和表面形貌的影响。结果表明,随球磨时间的增加,基体Cu的晶粒不断被细化,在球磨初期,晶粒尺寸减小很快,当晶粒尺寸小于20 nm时,细化速率变缓而趋于稳定;Cu颗粒形貌由树枝状变为层状,并向椭球体转变;纳米Al2O3颗粒逐渐嵌入Cu颗粒体内,且分散均匀,从而获得纳米Al2O3颗粒弥散分布的Cu基复合粉末。并探讨了高能球磨对放电等离子体烧结Al2O3/Cu复合材料导电性能和力学性能的影响,研究认为高能球磨可以促进基体的晶界强化和弥散强化,而晶界的增加并不会导致电阻率的显著增大,影响电阻率的主要因素为Al2O3的体积分数、孔隙和杂质的固溶。     

Al2O3对高炉渣性能和结构的影响及其应用

为了解决高铝矿高炉冶炼时炉渣流动性差、渣铁难分、软熔带透气性变差等问题,基于邯钢高炉炉渣成分变化区间,结合理论计算和试验,研究了Al₂O₃含量对炉渣成分、性能的影响,获得了炉渣中Al₂O₃质量分数为15%～18%时适宜的镁铝比(w(MgO)/w(Al₂O₃))和二元碱度调控区间,并将研究结果用于指导邯钢高炉高铝矿冶炼。研究结果表明,在Al₂O₃质量分数由15%增加到16%过程中,炉渣黏度随炉渣结构复杂化而逐渐增加,当温度为1 500℃时炉渣黏度一般小于0.4 Pa·s,不会影响高炉正常冶炼;当Al₂O₃质量分数由16%增加到17%时,由于炉渣结构不断复杂化以及高熔点镁铝尖晶石相的析出,造成炉渣黏度陡增,此时炉渣二元碱度为1.25～1.30,渣中镁铝比为0.4～0.6,能够保证邯钢2号、8号高炉的炉况稳定和冶炼指标。当Al₂O₃...