碳源对Al2O3-C材料性能、显微结构的影响

以棕刚玉为骨料,煅烧α-Al2O3粉为基质,并以天然鳞片石墨和膨胀石墨为碳源,研究了加入天然鳞片石墨/膨胀石墨为4wt%/0,4wt%/0.5wt%,4wt%/1wt%,0/4wt%时Al2O3-C材料的性能及显微结构的变化,旨在获得Al2O3-C材料的良好的性能及显微结构,达到低碳化的目的。研究表明:随着膨胀石墨加入量增多,显气孔率显著提高,体积密度明显降低;常温及高温强度随着膨胀石墨加入量的增多大幅度降低;通过SEM观察到膨胀石墨微晶分散在基质之间,起到分散剂的作用;当只加入4wt%膨胀石墨时,试样内没有碳化硅晶须生成。     

临界粒度对Al2O3-C耐火材料可靠性的影响

选择临界粒度分别为1、0.8、0.6和0.5 mm的亚白刚玉颗粒为骨料,骨料与细粉的质量比为4 6,以酚醛树脂为结合剂进行配料。混好的物料于60℃干燥15 h,以120 MPa压力等静压成型为25 mm×25 mm×150mm的样条,然后直接在氮气保护气氛下于950℃5 h热处理。采用三参数Weibull分布,研究了临界粒度对Al2O3-C质耐火材料可靠性的影响。结果表明:减小骨料的临界粒度,Al2O3-C材料的Weibull模数m值逐渐增大,材料可靠性增加。分析认为制备过程对Al2O3-C材料的可靠性有较大影响,减小临界粒度,使坯料粒度分布集中,流动性变好,从而有利于Al2O3-C材料可靠性的提高。     

Al粉、Si粉对低碳Al2O3-C滑板显微结构和高温力学性能的影响

为了改善低碳Al2O3-C滑板的高温力学性能,在质量分数65%的电熔白刚玉颗粒、25%的白刚玉细粉、6%活性α-Al2O3粉、4%的石墨+炭黑、外加4%酚醛树脂的滑板配料中,分别以3%(w)的Al粉或Si粉或3%(w)Al粉+3%(w)Si粉等量替代白刚玉细粉,混匀后在150 MPa下压制成140 mm×25 mm×25 mm的试样,经200℃24 h干燥,1 400℃埋焦炭处理3 h后,检测其高温抗折强度和抗热震性,并分析物相组成及显微结构。结果表明:单加Al粉的试样高温抗折强度高于单加Si粉的,但前者热震后残余抗折强度比后者低;与单加Al粉或Si粉的试样相比,同时加Al粉和Si粉的试样具有更高的高温抗折强度和更优的抗热震性。力学性能的变化与试样中原位生成的非氧化物相密切相关:在单加Al粉或Si粉的试样中分别有棒状AlN晶须或纤维状SiC晶须生成;而同时加Al粉和Si粉的试样中除了有AlN晶须和SiC晶须生成外,还原位生成了六角板状的SiAlON相,并相互交织在一起。     

B4C添加量对Al2O3-C材料性能的影响

以板状刚玉(粒度≤1、≤0.075 mm)、Al-Si合金粉(粒度为50μm)、α-Al₂O₃微粉(粒度为5μm)、鳞片石墨(粒度≤0.074 mm)和B₄C粉(粒度为20μm)为原料,硝酸镍为催化剂,酚醛树脂为结合剂制备了Al₂O₃-C材料,研究了B₄C添加量(加入质量分数分别为0、3%、6%和9%)对Al₂O₃-C材料性能的影响。结果表明：1)随着B₄C添加量的增加,试样的线变化率明显减小,常温抗折强度和耐压强度明显增大;当B₄C添加量为3%(w)时,试样经1 450℃处理后的线变化率降至0.65%,常温抗折强度和耐压强度最高,分别为28.7和57.3 MPa。2)当B₄C添加量为6%(w)时,试样经1 400℃空气气氛氧化后的氧化指数降至3.9%,抗氧化能力明显增强。     

改性石墨对Al2O3-SiC-C质铁沟浇注料性能的影响

为了解决鳞片石墨因密度小、润湿性差和分散困难而难以在浇注料中使用的问题,首先采用硅烷偶联剂KH-560对≤0.178和≤0.074 mm的鳞片石墨分别进行改性处理,得到两种粒度的改性石墨;然后在传统Al2O3-SiC-C质铁沟浇注料配方(w):电熔致密刚玉62%、SiC粉24%、α-Al2O3微粉5%、纯铝酸钙水泥4%、SiO2微粉3%、球状沥青(≤1 mm)2%的基础上,分别用0.5%(w)的改性前后的石墨等量取代球状沥青,以研究KH-560硅烷偶联剂改性鳞片石墨对Al2O3-SiC-C铁沟浇注料性能的影响。结果表明:与原石墨相比,改性后石墨的分散性明显改善,浇注料的需水量大幅降低,且加入≤0.178 mm改性石墨的试样分散效果较好;含石墨试样的常温物理性能均有所下降,但加入≤0.178 mm改性石墨的试样强度和体积密度都明显高于加入其他石墨的,仅略低于无石墨的;加入石墨的试样抗渣性能明显得到提高,且加入≤0.178 mm改性石墨试样的抗渣性能最佳。综合考虑浇注料的各项性能,认为经硅烷偶联剂改性的鳞片石墨可部分取代球状沥青,且最佳粒度为≤0.178 mm。     

Mg粉对Al2O3-C滑板材料性能的影响

以板状刚玉、α-Al₂O₃微粉、鳞片石墨和Mg粉为原料,以酚醛树脂为结合剂,制备了添加Mg粉的Al₂O₃-C材料,研究了不同温度埋炭处理后（600～1 400℃）Mg粉对不烧Al₂O₃-C材料性能的影响。结果表明：金属Mg活性高,Mg在600℃即可与O₂、CO或CO₂反应生成MgO陶瓷相,保护树脂碳不被氧化,且原位形成的MgO陶瓷相形成了紧密结合,产生强化作用,使不烧Al₂O₃-C材料的中低温强度提高;在1 000～1400℃,MgO和Al₂O₃生成MgAl₂O₄,且MgAl₂O₄的晶粒尺寸和生成量随着温度的升高而增加,对材料有增强作用;但1 400℃烧后试样的强度明显下降,这是由于生成MgAl₂O₄     

Al/Si复合粉包覆改性刚玉颗粒对Al2O3-C材料性能的影响

首先,以3～1 mm的板状刚玉颗粒,Al粉、Si粉质量比分别为4∶0、3∶1、2∶2的Al/Si复合粉,以及酚醛树脂-乙二醇混合液为原料,通过搅拌、180℃烘烤、解体制成Al/Si复合粉包覆改性板状刚玉颗粒。然后,按常规工艺制备Al₂O₃-C试样,检测试样的常温和高温性能,分析试样的物相组成和显微结构。结果表明：1)在Al₂O₃-C材料中加入Al/Si复合粉包覆改性刚玉颗粒,可提高材料的致密度、常温强度、高温强度、抗热震性和抗氧化性;Al/Si复合粉中Al粉、Si粉的质量比以3∶1最佳。2)改性板状刚玉颗粒表面的Al粉和Si粉填充在颗粒表面的凹陷处,提高了试样的成型致密度以及烘烤后和埋炭热处理后试样的致密度、强度和抗氧化性;高温埋炭热处理后,这些Al粉和Si粉反应生成AlN、Al₄C₃、SiC等非氧化物,增强了改性刚玉颗粒与基质的结合,提高了试样的抗热震性和强度。     

加入不同量Al粉和Si粉的低碳Al2O3-C滑板的高温力学性能

以板状刚玉、α-Al2O3微粉、石墨、Al粉、Si粉为原料,固定板状刚玉、α-Al2O3微粉、石墨的加入质量分数分别为85%、5%、2%,加入8%(w)不同比例的Al粉和Si粉(Al、Si质量比分别为0∶8、5∶3、3∶5和8∶0),以酚醛树脂为结合剂,制备了低碳Al2O3-C滑板,并研究了该滑板材料于1 500℃保温3 h埋石墨热处理后的热态抗折强度、应力-应变关系和抗热震性,同时分析了其物相组成和显微结构。结果表明,此低碳Al2O3-C滑板材料具有较高的高温强度和优良的抗热震性:当Al、Si质量比从0∶8变为8∶0时,材料在1 400℃的高温抗折强度从10.4 MPa增至32.4 MPa;在6.5 MPa载荷下1 400℃时的最大变形量从215μm降至90μm;1 100℃风冷热震3次后的抗折强度保持率从80%降至65%。这是由于Al、Si在使用的高温下与C、CO和N2反应生成了非氧化物Al4C3、AlN和SiC,这些非氧化物填充在刚玉骨架结构中起增强、增韧作用,有利于提高低碳Al2O3-C滑板材料的高温力学性能。     

氮化硅铁在Al2O3-C体系中的高温行为

为了研究高温条件下Al2O3-C体系中氮化硅铁的状态,以闪速燃烧合成氮化硅铁、炭黑、刚玉粉为原料,将试样在高温炉中分别加热至1 450、1 500、1 600℃保温5 h,急速水冷后,对其进行XRD和显微结构分析。结果表明:1 450℃烧后试样的物相包含β-Si3N4、α-Si3N4、α-Al2O3和Fe3Si;1 500℃烧后试样的物相为β-Si3N4、SiC、α-Al2O3和Fe3Si;1 600℃烧后试样中Si3N4大部分转变为SiC,其他物相未发生变化。在升温过程中,氮化硅逐渐转化为碳化硅,材料结构致密。     

石墨含量对Al2O3-C材料物理化学性能的影响

Al2O3-C材料具有较好的高温性能,广泛应用于连铸功能性耐火材料.为满足洁净钢技术的发展要求,本文研究了石墨含量对Al2O3-C材料物理化学性能的影响.以不同粒度的电熔白刚玉为主要原料,加入SiC微粉和金属Al抗氧化剂,以酚醛树酯为结合剂,研究了石墨含量对不同温度下Al2O3-C材料物理性能及抗渣侵蚀性的影响.结果显示,碳含量的降低,材料的显气孔率下降,体积密度增大,冷态和高温强度增加.不同碳含量的Al2O3-C材料都显示出良好的抗渣侵蚀性能.     

Al2O3-SiC复相粉对Al2O3-SiC-C材料性能的影响

以电熔白刚玉(3～1、≤1、≤0.044 mm)、Al2O3-SiC复相粉(d50≤5μm)、α-Al2O3微粉(d50=1.2μm)、SiC粉(≤0.044 mm)、鳞片石墨(≤0.088 mm)、Si粉(d50=42.8μm)和B4C(d50≤10μm)为主要原料,热固酚醛树脂为结合剂,研究了分别用4%、8%、12%、16%质量分数的Al2O3-SiC复相粉等比例取代α-Al2O3微粉和SiC细粉对Al2O3-SiC-C试样在180℃固化后和1 000、1 500℃埋焦炭热处理后的显气孔率、体积密度、常温抗折强度、常温耐压强度、高温抗折强度(1 400℃)、抗热震性(1 100℃,水冷)以及抗氧化性(1 000、1 500℃)的影响。结果表明:随Al2O3-SiC复相粉加入量的增加,试样经180℃固化后常温性能下降,1 000℃热处理后常温性能变化不大,1 500℃热处理后除耐压强度显著提高外,其余各项常温性能变化不大;而高温抗折强度下降,抗热震性明显提高,试样经1 500℃氧化后的抗氧化性以加入4%质量分数复相粉的最佳。其原因可能是由于该复相粉的粒度更细,反应活性更高,其氧化层中更易生成莫来石,形成表面致密层从而有效地阻碍氧气向材料内部扩散。     

Al2O3-3Al2O3·2SiO2-ZrO2耐火材料的相组成

Al2O3-SiO2-ZrO2系耐火材料应用范围广,特别被用作陶瓷辊,具有力学强度高、抗热震性能优良、耐碱类化合物侵蚀和高温蠕变率低的特性。Al2O3-SiO2-ZrO2系耐火材料性能很大程度上取决于其结晶相和玻璃相的总量和化学成分,采用定量XRPD和XRF研究了原料中Al2O3/SiO2比和氧化铝颗粒尺寸分布对结晶相和玻璃相的总量及其化学成分的影响。耐火材料由莫来石、刚玉、ZrO2的多晶体和总量各异的玻璃相组成。莫来石含量及其晶胞参数和成分随烧成温度改变,但主要受原料中Al2O3/SiO2比的影响。     

纳米NiO掺杂Carbores'P对Al2O3-C耐火材料力学性能的影响

为提高低碳铝碳耐火材料的力学性能,以≤1 mm的棕刚玉、Si粉和Carbores’P为原料,外加纳米NiO为催化剂,制备Al2O3-C基质试样,利用XRD、SEM、激光拉曼光谱研究纳米NiO对Carbores’P炭化产物的影响。以棕刚玉(粒度为5~3、3-1、≤1 mm)、电熔白刚玉粉、Si粉、鳞片石墨、Carbores’P、纳米NiO为原料制备低碳Al2O3-C试样,研究纳米NiO掺杂Carbore’P对试样力学性能的影响。结果表明:1400℃埋碳热处理后,添加纳米NiO能提高基质的石墨化度,促进碳纳米管和SiC晶须的生成;正是由于它们的生成,提高了Al2O3-C试样的致密度、常温强度和断裂前的位移量,使试样韧性增强。     

粉煤灰提取Al2O3工艺对PP改性性能的影响

采用碱焙烧法从粉煤灰中提取Al2O3,在Al(OH)3析出过程中采用两种不同的工艺方法,可以形成两种结构的Al2O3,并分别将两种Al2O3用于改性PP树脂。结果表明:片状Al2O3改性PP的拉伸强度好于絮状Al2O3,而两种Al2O3改性PP的断裂伸长率、冲击强度可以获得相当的改性效果,且片状Al2O3的用量少于絮状Al2O3。片状Al2O3用量为2%左右时,改性PP的综合性能较好,拉伸强度提高约13%,断裂伸长率提高约18%,冲击强度提高约15%。     

改性多层石墨烯加入量对Al2O3-SiC-C浇注料性能的影响

为了将亲水性较差的多层石墨烯更好地利用在Al₂O₃-SiC-C质铁沟浇注料中,先使用硅溶胶对多层石墨烯进行改性,然后将其添加到Al₂O₃-SiC-C质铁沟浇注料中,主要研究了硅溶胶改性多层石墨烯添加量(外加质量分数分别为0、0.05%、0.1%、0.15%、0.2%)对Al₂O₃-SiC-C质铁沟浇注料的流动性、烧后线变化、显气孔率、常温强度和高温强度等性能的影响。结果表明：1)在加水量相同的情况下,浇注料的流动值随改性多层石墨烯加入量的增多而线性减小。2)随着改性多层石墨烯加入量的增加,烘干及不同温度热处理后浇注料的致密度、常温强度、高温强度都呈先增大后减小的变化趋势,并且都在加入0.1%(w)的改性多层石墨烯时达到最大。     

PP/石墨/Al2O3导热复合材料的制备及性能

选择粒径为15μm鳞片石墨(FG)和3μm Al2O3混杂导热填料,采用新型同向非对称双螺杆挤出机,当Al2O3质量分数为20%时,改变FG的质量分数,制备PP/FG/Al2O3导热复合材料,研究混沌混合加工对导热复合材料性能的影响。结果表明,随着FG含量的增加,导热复合材料的拉伸强度和弯曲强度均呈现先增大后减小的趋势,而断裂伸长率、冲击强度逐渐减小,弯曲弹性模量逐渐增大,加工流动性能变差。当FG质量分数为40%时,导热复合材料的拉伸强度和弯曲强度有最大值,分别为32.76,46.88 MPa;抵抗热变形能力和热稳定性能逐渐提高,热导率逐渐增大。当FG质量分数为50%时,维卡软化温度提高7.2℃,负载变形温度提高38.6℃,最大分解速率温度提高13.7℃,热导率是未填充FG的6.6倍、纯PP的7.9倍。制备的导热复合材料具有优异的力学、耐热、导热性能。     

V2O5、NiO、Fe2O3和钒渣对Al2O3/MgAl2O4的腐蚀机理

研究了V2O5、NiO、Fe2O3和钒渣对Al2O3和MgAl2O4尖晶石的腐蚀。把Al2O3和MgAl2O4试样分别同上述氧化物一起从室温加热到1 400℃、1 450℃和1 500℃,加热速率为10℃.min-1。用XRD和SEM对每个系统的腐蚀机理进行了分析。结果显示,所研究的氧化物对Al2O3的影响弱于对MgAl2O4的影响。氧化铝被NiO侵蚀形成NiAl2O4尖晶石,MgAl2O4尖晶石被V2O5侵蚀形成MgV2O6。本文还观察到钒渣中的成分Fe2O3、Mg、Ni、V和Fe分散到了Al2O3结构中。另一方面,Fe2O3、Ca、S、Si、Na、Mg、V和Fe分散到了MgAl2O4结构中。最后,把得到的结果与FactSage软件的预测结果进行了对比。     

Mn对Al2O3-ZrO2-C耐火材料抗氧化性的影响

固定主要原料烧结板状刚玉、锆莫来石、石墨,添加剂Al粉、Si粉以及结合剂热固性酚醛树脂等的加入量,加入不同量的Mn配制成Mn、C质量比不同的Al2O3-ZrO2-C试样,埋炭烧成后检测各试样的抗氧化性.结果表明试样的氧化层厚度先随Mn加入量的增加(即Mn与C质量比的增大)而减小,即抗氧化性提高;至Mn与C质量比为14时,氧化层厚度最小,即抗氧化性最佳;当Mn含量继续增加时,氧化层厚度又开始增加,即抗氧化性降低.     

ZrC和Al_2O_3改性涤纶织物的制备及其抗紫外线性能

分别采用纳米材料ZrC和Al2O3,运用母粒法生产改性涤纶,讨论了改性涤纶的强度、伸长和形态特征,并测试了其织物的断裂强力和抗紫外线性能。试验结果表明:与普通涤纶相比,改性涤纶的强度和断裂伸长率没有明显改变,丝表面比较光洁,没有发现大块的团聚现象;改性涤纶织物的断裂强力和断裂伸长率与普通涤纶织物相比也没有明显改变,但比普通涤纶织物具有更好的抗紫外线性能。