Al-Zn复合Al2O3-C材料抗氧化性研究

以板状刚玉、α-Al<,2>O<,3>微粉、鳞片石墨、Al粉、Zn粉为原料,酚醛树脂为结合剂,固定Al粉加入量(w)为4.0%,制备了AJ-Zn复合Al<,2>O<,3>-C质试样,研究了Zn粉加入量(其质量分数分别为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)对材料1 000和1 500℃下抗氧化性的影响.结果表明:加入Zn可明显改善材料的抗氧化性,当Zn粉加入量从0增至2.0%(w)时,1 000和1 500℃氧化后的氧化层厚度分别从8.5 mm减至3.5～1.4 mm,从6.0mm减至4.1～2.4 mln.材料抗氧化性提高的原因在于:Al、Al<,4>C<,3>和AlN以及Zn在氧化条件下生成的氧化产物相互反应,生成了锌铝尖晶石,形成致密的氧化保护层,阻止了氧气的进入.     

MgO-Al_2O_3-C质长水口

在无硅Ａｌ2 Ｏ3 -Ｃ质长水口中添加ＭｇＯ可以大大提高其渣线部位的抗渣性 ,但是由于Ａｌ2 Ｏ3 与ＭｇＯ反应生成尖晶石引起的膨胀以及因此而产生的裂纹有时会导致长水口使用失败。为此 ,有研究者对ＭｇＯ -Ａｌ2 Ｏ3 -Ｃ系材质长水口的热膨胀性及抗渣性和抗剥落性进行了综合研究。以无硅的Ａｌ2 Ｏ3 -Ｃ质材料 (Ｃ的质量分数为 2 4% ,其余为Ａｌ2 Ｏ3 )为基础材料 ,分别配制成Ａ(无ＭｇＯ) ,Ｂ、Ｃ、Ｄ(分别含10 %的粗、中、细粒的镁砂 ) ,Ｅ(含 35 %的尖晶石 ) ,Ｆ(含 5 %的镁砂和 18%的尖晶石 ) ,Ｇ(含 2 0 %的富铝尖晶石 ,富铝尖晶石中…     

埋炭热处理时Al_2O_3-SiC-TiO_2-C浇注料的物相演变

为了探明可否通过原位反应在Al2O3-SiC-TiO2-C浇注料中合成碳氮化钛,在Al2O3-SiC-C浇注料常规配方中直接加入6%质量分数的TiO2制备了Al2O3-SiC-TiO2-C浇注料,结合1 100~1 500℃下埋炭热处理后浇注料的物相组成分析结果及热力学计算,研究了Al2O3-SiC-TiO2-C浇注料的物相演变过程。结果表明:在热处理温度为1 100℃时,体系内的主要变化为锐钛矿向金红石的转变过程;加热至1 200℃后,体系内的单质硅则可以完全与碳反应生成SiC;当温度升至1 300℃时,体系内的金红石TiO2开始被还原而转变为Ti3O5,同时铝酸钙水泥的主要组分CaO、Al2O3与SiO2之间也开始相互反应生成钙铝石榴石相;温度升高至1 400℃后,莫来石相开始生成,同时Ti3O5继续被还原并氮化转变为碳氮化钛;1 500℃时,已经不再有新相生成,但莫来石和碳氮化钛的量明显增多,且晶格发育更加完善。     

加入Al粉和Si粉对低碳MgO-Al_2O_3-C材料性能的影响

以电熔镁砂、电熔镁铝尖晶石及鳞片石墨为原料,以酚醛树脂作结合剂,在MgO-A l2O3-C材料中加入A l粉和Si粉,混练后在180 MPa压力下成型,185℃12 h热处理,制成了加入4.5%质量分数A l粉、0~3.5%质量分数Si粉的AS系列试样和同时加入2%质量分数石墨的ASC系列试样,研究了试样的常温物理性能、高温抗折强度、抗热震性及其相组成和显微结构。结果表明:(1)AS系列中,仅加入4.5%A l粉试样的高温抗折强度从未加A l粉的3.0 MPa提高到22.3 MPa,热震后抗折强度保持率从60%提高到77%;再加入1.5%Si粉后,高温抗折强度提高到27.9 MPa,热震后抗折强度保持率提高到79%;(2)加入A l粉、Si粉和石墨的ASC系列试样的高温抗折强度略高于AS系列试样的,热震后抗折强度保持率在71%~75%之间;(3)这类复合材料具有良好的热态强度和抗热震性的原因为:A l粉、Si粉在埋炭加热过程中与C、N2原位生成针状A lN和SiC等非氧化物,填充、穿插在方镁石和尖晶石骨架中,起到增强、增韧的作用。     

MgO-Al_2O_3-C系耐火材料技术的应用

联合股份公司所生产的牌号-2制品,在外观和尺寸精度方面,不亚于蚀损速度相同的公司牌号为PL9310的镁碳质耐火材料。在遵守操作工艺参数情况下,其平均使用寿命如试验所示,不小于45～50次。乌拉尔复合材料联合股份公司和《镁砖》公司会同联合股份公司改进了MgO-Al_2O_3-C系耐火材料的生产工艺,皆在全面提供各种制品以便能最充分地利用它们在冶金热工设备各个部位与区域发挥使用寿命高的潜力。     

低温合成MgO-Al_2O_3-FeO_n复相材料

高铁镁砂中分别引入质量分数为3%、6%、9%、12%、15%的板状刚玉,经1 420℃烧结制备Mg O-Al2O3-Fe On复相材料。采用X射线衍射和扫描电子显微镜分析试样的物相组成及显微结构。结果表明:在1 420℃,高铁镁砂与板状刚玉反应烧结形成原位合成的镁铁铝尖晶石固溶体,铁氧化物的存在促进了镁铁铝尖晶石固溶体的形成。随着板状刚玉加入量的增加,镁铁铝尖晶石固溶体的含量随之增加。镁铁铝尖晶石固溶体呈现明显的环带结构。最外层环带结构致密,富含铁氧化物;次外层环带结构中铁氧化物的含量有所降低。这些环带结构使得低温制备镁铁铝尖晶石固溶体结合方镁石材料的新工艺得以实现。     

钢包渣线用富MgO的MgO-Al_2O_3-C砖研究

由于长期以来对洁净钢需求量的增加,炉外精炼处理工艺的应用迅速增长。为了确保精炼设备的有效操作,钢包渣线处需要最优的耐火材料,即新型含碳耐火材料。为此开发了在这些材料中添加氧化铝。试验了添加石墨和氧化铝成分及其对砖的质量的影响。还研究了原料颗粒组成和添加剂两者如何影响砖的质量。于高温下长时间在钢包渣线处使用添加氧化铝的镁碳砖(MgO- Al_2O_3-C砖)与添加氧化镁的铝碳砖(Al_2O_3-MgO-C砖)相比,前者显示出了使用寿命长的特点。     

低碳Al_2O_3-C耐火材料研究的新进展

介绍了近年来国内外低碳Al_2O_3-C耐火材料的研究现状。主要包括:碳源(纳米炭黑、纳米碳管、膨胀石墨、超细微晶石墨)的选用,防氧化剂(Al-Si复合粉、Al-Zn复合粉、硼化物)的优化,氧化物粉体的添加以及催化剂的改性等,均对低碳Al_2O_3-C耐火材料的性能改善起到一定的作用。     

Ti粉加入量对Al_2O_3-C材料强度与抗氧化性的影响

以白刚玉、鳞片石墨为主要原料,分别外加质量分数为0、2.5%、5%、7.5%、10%的Ti粉,经等静压成型,在流动氮气中于1350℃4 h烧成,制备了含Ti的Al2O3-C试样,测试了试样的常温耐压强度、常温抗折强度和1 400℃2 h下的抗氧化性,用XRD分析了试样及其脱碳层的相组成,并用SEM观察试样脱碳层的显微形貌。结果表明:1)在流动氮气中烧成,Ti粉易于转化为TiC1-xNx(其中0≤x≤1),增强了物相间的结合力,且TiC1-xNx钉扎在基体中,增大了基体间滑移的摩擦力,提高了Al2O3-C试样的强度,外加Ti粉质量分数为5%时最佳;2)加Ti粉的Al2O3-C试样在空气中氧化时,TiC1-xNx氧化后的体积膨胀弥补了石墨被氧化后留下的空隙,阻止了外部O2的扩散,同时在高温的作用下,脱碳层氧化物间形成的钛酸铝和莫来石能胶结基体形成致密层,有效地减缓了内层非氧化物的氧化,提高了Al2O3-C试样的抗氧化性能。     

ZrB_2对Al-Si复合Al_2O_3-C材料高温力学性能的影响

以板状刚玉、α-Al2O3微粉、Al粉、Si粉、ZrB2和石墨为原料,酚醛树脂为结合剂,采用150 MPa压力压制成25 mm×25 mm×145 mm的试样。研究ZrB2加入量(其质量分数分别为0.5%、1%、1.5%、2%)对Al-Si复合Al2O3-C材料高温抗折强度和抗热震性的影响,并分析了试样物相组成和显微结构的变化。结果表明:(1)加入ZrB2质量分数≥1%时,可明显提高200℃烘烤和700℃热处理后试样的高温抗折强度和抗热震性;加入ZrB2对1 500℃烧后试样的高温抗折强度和抗热震性影响不大。(2)加入ZrB2后AlN和SiC生成量明显增加,晶体发育良好,形成连续交叉连锁的网络结构,对材料增强、增韧作用显著,有利于提高材料的高温强度和抗热震性。     

MgO-Al_2O_3-ZrO_2系相关系辨析

为了阐述应用相图的局限性,评议了MgO-Al_2O_3-ZrO_2系相图和相关文章。在《Phase Equilibria Diagrams》相平衡图册中有两份内容不同的MgO-Al_2O_3-ZrO_2系相图,分别为Fig.10087(Zr-306)和Fig.10087(Zr-307)。前者认为存在一个组成为Mg5Al2.4Zr1.7O12或Mg4.68Al2.64Zr1.68O12的三元化合物;而后者认为是MgAl_2O_4-ZrO_2分系。但问题是缺欠表征X相的显微结构鉴定。需要指出的是,在应用任一相图时受反应动力学限制,只有局部能达到相图预示的平衡。     

Al_2O_3-C复合载体的制备及表征

采用混捏的方法,以活性碳为原料制备了氧化铝-活性炭载体,并通过傅立叶红外光谱、X射线衍射及N_2吸附对复合载体的酸性和表面物相进行表征。结果表明,复合载体的酸性高于单纯的氧化铝载体和活性炭载体,粘结剂用量越多载体机械强度越强,但是孔径和比表面积越小,其XRD图谱中杂质峰越多。     

MgO-Al_2O_3-TiO_2体系的物相关系

用固相反应方法研究了MgO-Al_2O_3-TiO_2体系的物相关系,发现此体系除MgAl_2O_4与Mg_2TiO_4形成尖晶石型连续固溶体,以及Al_2TiO_5与MgTi_2O_5形成型连续固溶体以外,MgAl_2O_4与Al_2TiO_5也彼此部分地互溶而形成不连续的固溶体。此体系中不存在三元化合物。 还测定了MgAl_2O_4-Al_2TiO_5固溶体的点阵常数与浓度之间的直线关系。用等a_o线表示了MgAl_2O_4-Al_2TiO_5-MgTi_2O_5-Mg_2TiO_4区域尖晶石点阵常数的变化。     

Al_2O_3-Si材料埋炭加热过程中性能和显微结构的变化

以电熔刚玉(骨料和细粉)和Si粉(加入质量分数为5%或8%)为原料,以纸浆废液为结合剂,压制成Al2O3-Si样坯,在1000～1600℃埋炭加热后,检测其物相组成、显微结构和性能的变化。结果表明:(1)1100℃以前物相和结构没有变化;(2)1200℃烧后,Si开始与CO反应生成晶须状SiC,且晶须相互交叉连锁,材料开始烧结,其高温抗折强度和抗热震性明显提高;(3)1300～1400℃烧后,SiC晶须生成量明显增加,且发育长大,形成交叉连锁的网络结构填充在刚玉骨架中,材料烧结良好,具有更高的高温强度和更好的抗热震性,而且1400℃烧后试样中还出现少量O’-SiAlON晶体;(4)1500～1600℃烧后,SiC晶体发育长大,呈枝杈状和弯曲状,SiC生成量略有增加,试样的高温强度和抗热震性变化不明显,表明在此温度范围材料烧结基本完成。     

磷酸复合盐对炭材料抗氧化性的影响

针对炭材料高温使用时的氧化损耗问题,配制出以磷酸盐为主要成分的复合抗氧化剂,通过对炭材料的沸腾浸渍和热处理后,样品在800℃静态空气中进行高温灼烧,测定样品的氧化失重率。利用SEM、EDS和Raman,对复合磷酸盐的玻璃态保护层的抗氧化机理进行了分析。研究发现:使用多种磷酸盐可以形成更加稳定的复杂体系的网状结构,浸渍后的样品抗氧化性明显好于使用一种磷酸盐的浸渍效果。     

Al_2O_3-ZrO_2-C系列材料的抗钢水侵蚀性

Ａｌ2 Ｏ3 -Ｃ质 (ＡＧ)、Ａｌ2 Ｏ3 -ＺｒＯ2 -Ｃ质 (ＡＺＧ)、ＺｒＯ2 -Ｃ质 (ＺＧ)等类材料因为它们具有优良的抗剥落性能而被广泛应用于连铸水口的制作。最近有人对这三种材料的抗高氧钢侵蚀性进行了对比研究。按ＺｒＯ2 +Ａｌ2 Ｏ3 +Ｃ为 0 +70 % (质量分数 ,下同 ) +30 %、46 % +2 3% +31%、5 2 % +2 6 % +2 2 %、82 % +0 +15 %的配比分别配制成代号为ＡＧ、ＡＺＧ - 1、ＡＺＧ - 2、ＺＧ的 4种试样。将 15ｋｇ全氧浓度 (质量分数 )达 5 .5× 10 -4 的高氧钢放入致密氧化镁坩埚中 ,在高频感应炉中加热至 16 0 0℃。将这 4种试样浸入 1…     

Al2O3-C耐火材料抗氧化性研究进展

综述了Al2O3-C耐火材料抗氧化方法的研究进展,介绍了浸渍氧化抑制剂法、添加抗氧化剂法、表面涂层法等抗氧化方法及其各自的抗氧化机制,并提出了改进Al2O3-C 材料抗氧化性能的研究方向.     

热处理温度对ZrO2纤维复合ZrO2-C材料性能的影响

浸入式水口是钢铁连铸工序中关键的功能耐火材料,其中以渣线部位的工作环境最为恶劣。目前,最适合的渣线材料是ZrO₂-C材料。为了提高浸入式水口的性能,本文以氧化锆与鳞片石墨为主要原料,添加增强材料氧化锆纤维及金属硅粉等,以酚醛树脂为结合剂制备ZrO₂-C复合材料。比较了1 000 ℃、1 200 ℃和1 500 ℃三种热处理温度对ZrO₂-C材料的性能及显微结构的影响,结果表明,在热处理温度高于1 200 ℃时,ZrO₂-C材料中的硅粉与石墨发生反应生成碳化硅,大量晶须状碳化硅与ZrO₂纤维交错在一起形成网络结构,提高了材料的力学性能和抗热震性。     

SiO_2微粉对Al_2O_3-ZrO_2-C材料力学性能的影响

在复合引入不同比例A l粉、Si粉(A l粉、Si粉的组合分别为2%(w)A l+3%(w)Si,3%(w)A l+2%(w)Si,4%(w)A l+1%(w)Si)的A l2O3-ZrO2-C材料中进一步外加质量分数分别为0、1%、2%的SiO2微粉,经配料、混练、成型、烘干后,在埋炭(煤焦炭)气氛中分别于800、1 000、1 200、1 300和1 400℃保温3 h煅烧,然后对烧后试样进行三点弯曲试验,并测定烧后试样的平均孔径,分析烧后试样的显微结构。结果表明:1)对于含不同比例A l粉和Si粉的A l2O3-ZrO2-C材料,SiO2微粉的引入使其经1 200℃或更高温度煅烧后的抗折强度、弹性模量和韧性提高,平均孔径减小;2)显微结构分析发现,含有SiO2微粉的试样中,A lN和(或)SiC晶须发育良好并且分布均匀,孔径细小,从而优化了材料力学性能。