水泥回转窑用含ZrO2耐火材料

含ZrO2耐火材料在水泥窑上的应用不断增加,水泥窑用含ZrO2耐火材料包括含锆白云石砖、含锆镁砖、含锆镁尖晶石砖、含锆高铝砖等.本文从材料的抗化学侵蚀性、热震稳定性、导热性和力学性能等方面讨论了ZrO2的引入对耐火材料使用性能的影响.     

ZrO2/SiO2复合溶胶稳定性的实验研究

以硅酸乙酯和氧氯化锆为先驱体，制备了ZrO2／SiO2复合溶胶，重点考察了ZrO2的摩尔含量、添加剂DMF和TEABr、陈化温度对ZrO2／SiO2复合溶胶稳定性的影响。结果表明：氧氯化锆的存在不利于ZrO2／SiO2复合溶胶的稳定，且随着氧氯化锆摩尔百分含量的增加，溶胶易于凝胶；随着陈化温度的升高，凝胶时间变短；DMF能明显延长ZrO2／SiO2复合溶胶的凝胶时间；当0．4〈n（TEABr）／n（TEOS）〈1时，TEABr能提高溶胶的稳定性。     

二硼化锆粉体的工业合成

二硼化锆材料可广泛应用于高温结构陶瓷、复合材料、电极材料、薄膜材料、耐火材料、核控制材料等领域,但二硼化锆粉体目前多为实验室合成,本工作进行了二硼化锆粉体的工业合成研究.以ZrO2、B4C、C为原料采用碳热还原法分别在真空感应炉和电弧炉中完成了二硼化锆粉体的工业合成,研究了工业合成二硼化锆粉体的反应过程、产物组成和结构以及工艺影响因素,结果表明:以ZrO2、B4C、C为原料采用碳热还原法工业合成二硼化锆粉体工艺路线可行,产品质量好,二硼化锆粉体纯度＞98%(质量百分比,下同),粉体粒度为1～4 μm.     

MgO-ZrO2-C材料的性能和显微结构

研究了在MgO-C耐火材料中添加单斜氧化锆或锆英石所形成的MgO-ZrO2-C材料的性能和显微结构.结果表明(1)加入单斜氧化锆和锆英石导致材料的高温抗折强度降低.(2)热震温度低于1000 ℃时,加入不同量的单斜氧化锆或锆英石对材料抗折强度损失率的影响较小;而热震温度为1200 ℃时,不同的添加量有较大的差别,当单斜氧化锆的添加量为5%～7%,锆英石的添加量为1.54%时,MgO-ZrO2-C材料的抗折强度损失率最小.(3)添加的单斜氧化锆在1200 ℃的热震温度下有部分ZrO2固溶到了镁砂颗粒的内部;而添加的锆英石在1200 ℃下变化轻微,但在1400 ℃下,材料中仅存在少量未分解或分解不完全的锆英石,MgO由基质向锆英石颗粒内部扩散,导致分解完全的锆英石颗粒转变为ZrO2、CMS和c- ZrO2小颗粒.     

一种塞棒控流中间包上水口的剖析

对一种塞棒控流中间包上水口的外形尺寸、致密度、化学组成、相组成和显微结构进行了分析。结果表明:该中间包上水口由外套和锆质水口芯两部分组成,其中锆质水口芯由碗口部位的低锆系材料和下段部位的高锆系材料组成。低锆系的水口芯为锆英石-氧化锆质材料,体积密度达到4.30 g·cm-3,w(ZrO2+HfO2)为82%左右,主晶相由锆英石与斜锆石组成,显微结构可观察到相对均匀的、不规则锆英石粒状颗粒,斜锆石细粉,高硅玻璃相以及少量气孔,锆英石颗粒尺寸在100~150μm以及30~50μm,斜锆石粉的粒度为10~15μm。高锆系的水口芯为Mg-PSZ型水口材料,体积密度达到5.08 g·cm-3,w(ZrO2+HfO2)为95%左右,颗粒的尺寸均在40μm以下,由m-ZrO2和c-ZrO2组成,显微结构可观察到相对均匀的、不规则ZrO2颗粒和少量气孔,微量杂质SiO2与MgO反应生成镁橄榄石M2S,在颗粒间起填隙作用。     

低热膨胀原料对滑板的显微结构及抗剥落性的影响

功能滑板必须具备较高的抗剥落性、耐侵蚀性、高温强度等,其中提高抗剥落性的有效方法之一就是在滑板材料中添加铝锆及锆莫来石等含ZrO2的低热膨胀原料。滑板中添加ZrO2可利用ZrO2系原料在1000℃左右发生相变产生的体积变化,使组织中生成微裂纹,依靠低弹性率来提高抗剥落性。本文就ZrO2系原料及其特性对滑板的显微结构、抗剥落性的影响进行了阐述。     

镁锆砖和镁铬砖的抗RH炉渣侵蚀性对比

为取代RH炉用镁铬材料,以电熔镁砂为主原料,分别加入单斜锆、脱硅锆、单斜锆与脱硅锆的混合粉、锆英石制备了ZrO2质量分数分别为15%和20%的镁锆砖,并利用静态坩埚法对比研究了镁锆砖和镁铬砖的抗RH炉渣侵蚀性。结果表明:对于Al2O3含量高且碱度(CaO/SiO2比)大的RH炉渣,镁锆砖抗侵蚀性能优于镁铬砖的;镁锆砖的侵蚀机理是砖中的ZrO2与渣中的CaO迅速反应,形成高熔点物相CaZrO3,能堵塞砖中的孔隙而形成致密保护层,从而阻止钢渣对镁锆砖的进一步侵蚀;而镁铬砖的侵蚀机理是渣中的Al2O3、Fe2O3等R3 和镁铬尖晶石中Cr3 交换,渣与砖反应生成的镁铝尖晶石和镁铁尖晶石使得材料变性,同时由于体积效应使镁铬材料鼓胀开裂,从而导致镁铬砖的严重侵蚀。     

ZrO_2含量对镁锆不烧砖性能的影响

以w(MgO)=97%的电熔镁砂和w(ZrO2)=14.33%的预合成电熔镁锆料为原料,以酚醛树脂为结合荆,用400 t摩擦压砖机机压成型制备了w(ZrO2)分别为0、2%、4%、6%和8%的镁锆不烧砖,研究了ZrO2含量对镁锆不烧砖的常温性能、高温强度、抗热震性的影响,同时还重点研究了其抗渣性能(采用回转抗渣法,渣为碱度3.6的精炼炉渣,侵蚀温度1 650℃),并借助SEM和EDAX分析了部分抗渣后试样的显微结构.结果表明:(1)随着引入的ZrO2含量提高,镁锆不烧砖的常温力学性能总体呈上升趋势,w(zrO2)由0增加到8%时,1 600℃3 h处理后镁锆不烧砖的高温抗折强度(1 500℃下)从0.5 MPa提高到2 MPa.(2)引入的ZrO2改善了不烧砖的抗热震性,w(ZrO2)由0增加到8%时,试样经1 000℃风冷1次后的抗折强度保持率由20%提高至70%以上.(3)ZrO2的引入可以改善镁质材料的抗渣渗透性,尤其是电熔钱锆合成料以细粉形式引入时效果更佳;但ZrO2的引入又对抗渣侵蚀性有所不利,尤其是引入w(ZrO2)达6%～8%时,会造成主晶相方镁石和c-ZrO2,的热膨胀不匹配效应加剧,使材料产生较大裂纹甚至剥落,导致抗渣渗透性随之恶化.当引入的w(ZrO2,)≤4%时,材料以侵蚀损毁为主,蚀损深度约12 mm;而w(ZrO2)>4%时,以渗透和剥落损毁为主,最高蚀损深度达到30 mm左右.因此,综合考虑,镁锆不烧砖中ZrO2,含量以4%(质量分数)为宜.     

RH真空炉衬用无铬耐火材料抗渣性能的研究

对镁锆质、镁尖晶石质、镁尖晶石钛质和镁尖晶石锆质4种典型的无铬耐火材料的抗渣侵蚀性能进行了研究,并与RH真空炉下部槽用镁铬砖进行了对比。结果表明:炉渣对耐火材料的侵蚀主要是通过炉渣中铁氧化物、CaO、SiO2和MnO向材料内部扩散而产生的侵蚀反应造成的。镁锆质材料中的ZrO2吸收炉渣中的CaO生成高耐火性能的CaO.ZrO,使镁锆材料较其他3种MgO基无铬耐火材料具有更优良的抗炉渣侵蚀性。     

酸溶样法测定脱硅锆中ZrO2量

由于脱硅锆具有优良的理化性能,所以在材料行业中的应用日趋广泛。EDTA滴定法测定ZrO2量通常采用碱熔融盐酸浸出分解试样。本工作对酸分解试样的条件,滴定条件的控制以及共存离子等的影响进行了研究,建立了脱硅锆(w(ZrO2)>90%)中ZrO2的酸溶样-EDTA法测定体系。1试验1.1主要试剂     

磷酸锆钠粉体的制备

用水热合成法制备出纯净的磷酸锆钠陶瓷粉体。研究了原料配比、矿化剂(氟离子)、反应时间和温度等反应条件对产品的影响。得到了制备高纯度磷酸锆钠粉体的最佳工艺条件：F^-与ZrO2摩尔比为l、P2O5与ZrO2摩尔比为0．75、ZrOCl2摩尔浓度为0．6mol/L、150℃反应2d。采用XRD、SEM、IR、Raman和XPS等现代物化仪器对产物的物相与化学纯度进行了测定。     

CeO2/ZrO2硅溶胶复合磨料的制备及其对蓝宝石抛光性能的影响

以硅溶胶为原料,通过化学沉淀法对硅溶胶进行铈锆改性,制备出抛光用单分散的CeO2/ZrO2硅溶胶复合磨料.考察了不同铈锆掺杂量的CeO2/ZrO2硅溶胶复合磨料对蓝宝石晶片抛光性能的影响,研究了CeO2/ZrO2硅溶胶复合磨料对蓝宝石晶片的抛光机理.通过透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)-能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)对样品的组成、形貌等进行表征.以所制备的复合磨料对蓝宝石晶片进行抛光,利用原子力显微镜(AFM)检测抛光后的蓝宝石晶片表面粗糙度.结果表明:CeO2/ZrO2硅溶胶复合磨料中最佳的铈锆掺杂量为:铈掺杂量为1.5wt％,锆掺杂量为1.0wt％,材料去除速率可以达到36.1 nm/min,表面粗糙度可以达到0.512 nm,而相同条件下纯硅溶胶抛光后的蓝宝石表面粗糙度为1.59 nm,材料去除速率为18.4 nm/min,该复合磨料表现出较好的抛光性能.     

二氧化锆微粉制备研究

采用中和共沉淀法制备二氧化锆微粉。实验结果表明：制备工艺条件的变化对ZrQ2微粉的粒度分布有很大影响，在盐酸浓度为0．2mol/l、锆盐浓度为0.1mol％、体系pH值在9～10时，可得到粒度分布较为合理的ZrO2微粉；选用无水乙醇洗涤ZrO2微粉时，可得到团聚体少且小并以单斜相为主的ZrO2微粉。     

液相先驱转化法制备锆掺杂C-C复合材料的研究

首先以八水氧氯化锆为原料合成了含锆液相先驱体,利用TG、XRD等研究了含锆液相先驱体的分解过程和产物;然后以含锆液相先驱体为浸渍剂对初始密度分别为1.0、1.2、1.4和1.6 g.cm-3的纯C-C复合材料进行浸渍处理,研究了锆掺杂C-C复合材料的密度和ZrO2含量变化以及锆在复合材料中的存在形式及分布状态,同时研究了锆掺杂C-C复合材料的抗氧化性能。结果表明:液相先驱体于1 000、1 600℃处理后完全转化为纳米的ZrO2和ZrC粒子,其中m-ZrO2、t-ZrO2、ZrC的晶粒尺寸分别为32、19、28 nm;纳米ZrO2均匀分布于C-C复合材料的表面、基体中与碳纤维表面;在生成ZrC的过程中,纳米ZrO2不仅与C-C复合材料中的基体碳相互作用,还和增强体碳纤维相互作用,使其表面产生缺陷和孔洞而降低了部分纤维的增强作用;但相比于纯C-C复合材料,锆掺杂C-C复合材料的抗氧化性能明显提高。     

锆溶胶制备及其对刚玉莫来石复相陶瓷性能的影响

采用溶胶-凝胶法合成了锆溶胶,并在刚玉-莫来石质材料中引入ZrO2,分析了ZrO2溶胶对刚玉-莫来石复相陶瓷性能的影响特征。研究结果表明,ZrO2在主体材料中形成纳米包裹薄膜,ZrO2的分布可控和均匀掺入,不仅提高复相陶瓷的抗热震性、高温强度及蠕变性,而且还使微观结构可控、晶粒尺寸均匀。加入ZrO2溶胶产生氧化锆粒子的应力诱导相变增韧和微裂纹增韧是刚玉-莫来石质材料热震稳定性提高的主要原因。     

强界面陶瓷层状复合材料优化设计的最佳层厚比探讨

针对提高材料整体强度的目标，通过对材料中应力状态与几何结构因素关系的分析，给出了强界面层状材料优化设计的最佳层厚比原则。通过实验研究，探讨了A12O3—14．31％ZrO2／A12O3—39．17％ZrO2(质量分数，下同)层状材料的强度、断裂功和弹性模量等随着材料中残余应力的存在而发生变化的规律。A12O3—14．31％ZrO2／A12O3—39．17％ZrO23层材料的最佳层厚比理论计算值为4．14。实验结果表明，最佳层厚比在2．49～4．36之间。在最佳层厚比处，抗拉强度、弹性模量、断裂功和Vickers硬度均达到最佳值。实验进一步印证了理论分析的正确性。     

由二氯氧锆-醇-醋酸盐体系制备氧化锆纤维

本文用二氯氧锆醇溶液与醋酸盐相互作用制得醋酸氧锆的溶胶。将溶胶拉丝,烧结后即可得到ZrO2纤维,通过XRD分析确定ZrO2纤维的物相为亚稳态的四方相。对ZrO2纤维的前驱体ZrO（AC）2进行热重（TG）和差热（DTA）分析,对ZrO2纤维进行扫描电镜（SEM）分析,并对纤维进行抗拉强度测试。在此基础上讨论了ZrO2纤维的烧结过程。     

ZrO2-CaO-C-SiO2浸入式水口用后显微结构分析

以锆酸钙和石墨为主材料,添加熔融石英、硅灰石、锆英石制成新型ZrO2-CaO-C-SiO2质浸入式水口,将其在鞍钢某连铸机上正常浇铸铝镇静钢6炉后,取钢液面下的水口残样,借助EDAX、SEM等手段对其显微结构进行了分析。结果表明:新型ZrO2-CaO-C-SiO2质浸入式水口在浇铸高铝镇静钢时抗Al2O3附着性能好,从钢液反应层到试样内部依次为致密层、过渡层、原砖层,其中致密层的性质决定着浸入式水口的使用性能。     

由锆英石制备硫酸锆的工艺研究

以广东湛江锆英石为原料,加氢氧化钠碱熔分解,采用水洗、酸浸出、结晶等工艺流程制备硫酸锆,对该制备工艺流程进行了研究及工艺参数的进行优化。实验结果表明制备硫酸锆的工艺参数为:碱熔温度和时间为750℃,90min,碱熔比为1︰1.3,锆酸比为1︰4,酸浸温度为95～100℃,水洗次数为5次。进行了硅的去除及除铁工艺探索。采用化学分析方法对其组成含量进行表征,制得硫酸锆产品中ZrO2的含量为33.33%,理论上硫酸锆中ZrO2的含量为34.7%,工业标准要求ZrO2含量≥32%。且对产品进行硅的去除后,硅的含量小于0.01%,符合工业标准产品的要求。     

氧化铝和锆英石合成锆刚玉莫来石材料的烧结机理

氧化铝和锆英石混合物加热过程变化可分三个阶段：①初期致密化阶段，②分解反应阶段，③重结晶烧结阶段。莫来石化反应和伴随ZrO2聚集体的封闭气孔形成是影响烧结过程的主要因素。加入Mg2＋对锆刚玉莫来石材料的烧结起着促进作用，烧结的关键阶段在1370～1420℃之间。