ZrC改性石墨对低碳Al2O3-C耐火材料结构与性能的影响

为解决目前低碳Al₂O₃-C耐火材料性能下降、寿命缩短等问题，以Zr粉和鳞片石墨为原料，以NaCl和NaF为熔盐介质，在氩气气氛中于1 000℃保温3 h合成了ZrC改性石墨。然后以电熔白刚玉、α-Al₂O₃粉、Al粉、Si粉、鳞片石墨和ZrC改性石墨为原料，以酚醛树脂为结合剂制备了低碳Al₂O₃-C耐火材料试样。研究了ZrC改性石墨添加量(加入质量分数分别为0、1%、3%、5%)对低碳Al₂O₃-C耐火材料的物相组成、显微形貌、物理性能的影响。结果表明：与仅添加鳞片石墨的试样相比，引入1%～3%(w)的ZrC改性石墨可显著提高低碳Al₂O₃-C耐火材料试样的力学性能，但是当引入5%(w)的ZrC改性石墨时，降低了其性能。添加3%(w)ZrC改性石墨时，试样的力学性能最优，其常温抗折强度和常温耐压强度分别为22.3和97.5 MPa。     

B4C对Si3N4/Si2N2O结合SiC材料抗热震性能的影响

首先以Si粉、SiO₂微粉为原料，先在700℃空气气氛处理，然后在1 400℃氮气气氛下合成Si₂N₂O,研究了B₄C添加量(外加质量分数分别为0、1.0%、2.0%、3.0%、4.0%)对Si₂N₂O合成效果的影响。然后根据B₄C最优加入量，先在700℃空气气氛保温5 h,然后在1 400℃氮气气氛保温5 h制备了Si₃N₄/Si₂N₂O结合SiC试样。采用1 300℃风冷5次后试样的抗折强度保持率评价其抗热震性，分析了热震前后试样的物相组成和显微结构。结果表明：1)合成Si₂N₂O的B₄C最优添加量为3%(w);在700℃空气处理时，B₄C优先和气氛中O₂反应生成液相B₂O₃,为1 400℃氮...     

B4C增强SiC基复合陶瓷力学性能和抗氧化性能

为改善SiC基复合陶瓷的抗氧化性能，以SiC基复合陶瓷为对象，研究了B₄C的添加量对SiC基复合陶瓷显微结构、力学性能和抗氧化性能的影响。结果表明，添加B₄C可提高材料中SiC的结晶性和石墨化程度；经1 450℃处理后，当B₄C添加量为6%(质量分数)时，SiC基复合陶瓷的线变化率由1.39%降至0.58%；抗折强度和抗压强度分别由28.06 MPa和48.03 MPa提高到50.25 MPa和98.58 MPa(分别提高1.8倍和2倍)；当B₄C添加量由0增加到6%时，SiC基复合陶瓷经1 400℃烧结(氧化气氛)的氧化指数由30.33%降低至18.35%，氧化层厚度由3.52 mm降至0.23 mm。添加B₄C可提高SiC晶须的生成量，显著增强SiC基复合陶瓷的强度和抗氧化性。     

α-Al2O3微粉加入量对镁铬材料性能的影响

为了提高RH精炼炉用镁铬质耐火材料的使用寿命,以质量分数为80%的电熔镁铬砂(粒度为3~1、≤1、≤0.088 mm)和20%的印度铬矿砂(粒度为≤1和≤0.074 mm)为基础配方,分别用质量分数为2%、4%、6%的活性α-Al2O3微粉(d90=5.376μm)等量取代电熔镁铬砂细粉,外加4%质量分数的亚硫酸纸浆废液为结合剂,经混练、成型、干燥后,分别经1 500、1 600、1 650、1 700和1 750℃热处理,然后检测试样的常温抗折强度、常温耐压强度、烧后永久线变化率、显气孔率、体积密度、高温抗折强度和抗渣性能。结果表明:1)加入α-Al2O3微粉能明显提高试样的常温抗折强度;2)随着α-Al2O3微粉加入量(w)从4%增加到6%,试样的高温抗折强度增加;3)加入6%(w)α-Al2O3微粉可以降低试样的显气孔率,提高其致密度,进而提高试样的综合性能。     

SiC惰性氧化对Al2O3-SiO2浇注料线变化率的影响

以三级矾土（5～0.088、≤0.088 mm）、特级矾土（1～0.088、≤0.088 mm）、碳化硅（≤0.074 mm）为主要原料,以铝酸钙水泥为结合剂,加入适量的α-Al₂O₃微粉、SiO₂微粉和减水剂制备了Al₂O₃-SiO₂浇注料。对经1 400℃空气气氛保温24 h烧后试样的线变化率、显气孔率、化学组成、物相组成和微观结构进行分析,探讨了SiC加入量（w）分别为3%、6%、8%、10%时SiC的惰性氧化对试样线变化率的影响。结果表明：1)SiC惰性氧化产物SiO₂可以填充气孔,降低显气孔率,但SiO₂生成后并不会立即与Al₂O₃发生反应形成莫来石;2)二次莫来石化是试样线变化率提高的主要因素,过量SiC抑制了自身的惰性氧化,氧化产物SiO₂相对减少,不利于试样的烧结以及二次莫来石化的持续进行;3)全组分试样中SiC加入量（w）为6%时...     

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。     

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。     

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     

反应烧结制备Si_3N_4-BN复合材料性能的研究

以粒度≤45μm、w(Si)98%的Si粉,粒度≤5μm、w(BN)=99%的h-BN,粒度≤45μm、w(Si3N4)=95%的Si3N4粉为原料,采用等静压成型,氮化反应烧结工艺制备了Si3N4-BN复合材料,研究了Si粉添加量(w)分别为15%、30%、45%时对材料常温性能、高温性能及抗钢液侵蚀性的影响。结果表明:随Si粉添加量的增加,Si3N4-BN复合材料常温强度及高温强度增加,但Si粉添加量(w)为45%时,Si3N4-BN复合试样内存在少量的残Si;Si3N4-BN复合材料具有较低的热膨胀系数及优异的抗钢液侵蚀性能。     

低掺量红柱石粉对Al2O3-SiC-C浇注料性能的影响

为了进一步提高Al₂O₃-SiC-C浇注料的性能,以棕刚玉、碳化硅、沥青、红柱石粉、α-Al₂O₃微粉、SiO₂微粉、Si粉、Al粉、Secar 71水泥为原料制备了Al₂O₃-SiC-C浇注料,研究了低掺量（质量分数分别为0、1%、2%、3%、5%）红柱石粉（≤0.055 mm）等量替代浇注料中的棕刚玉细粉对浇注料致密度、强度、抗热震性和抗氧化性等的影响。结果表明：随着红柱石粉添加量的增大,烧后试样的显气孔率和体积密度减小,常温抗折强度、高温抗折强度、抗热震性和抗氧化性均增大。     

TiO2加入量对光固化打印成型Al2O3陶瓷性能的影响

以光敏丙烯酸树脂与分散剂SP-710为液相，以d₅₀=2.38μm的Al₂O₃粉和添加剂TiO₂粉为固相，制备了固含量为78%（w）的Al₂O₃陶瓷浆料。采用数字光固化成型技术（DLP）打印Al₂O₃陶瓷素坯，经1 450、1 500、1 550、1 600℃保温4 h烧后，分析TiO₂加入量（质量分数分别为0、1%、2%、3%、5%）对Al₂O₃陶瓷试样性能的影响。结果表明：TiO₂的加入可促进Al₂O₃陶瓷的烧结，显著提高致密性，降低烧结温度，并确定TiO₂最优掺量为3%（w）,烧结温度最优为1 600℃,此时试样在x轴、y轴、z轴的收缩率分别为15.7%、15.8%与23.8%,显气孔率为2.41%,体积密度为3.74 g·cm^-3,...     

(Ti,Zr,Hf)B2粉体的制备及B4C含量对中熵陶瓷高温弯曲强度的影响

高熵陶瓷是陶瓷领域近几年的研究热点，过渡金属硼化物中熵、高熵陶瓷以其优异的性能、化学反应惰性和极高的熔点，成为耐极端环境的重要候选材料。本工作首次研究了B₄C过量含量对中熵硼化物粉体合成、陶瓷致密化、微结构演变和高温弯曲强度的影响，确定了低氧含量、高烧结活性(Ti,Zr,Hf)B₂粉体的制备工艺。采用热压烧结工艺在1800℃制备的(Ti,Zr,Hf)B₂中熵陶瓷致密度高达99%以上。B₄C过量15wt%的(Ti,Zr,Hf)B₂陶瓷晶粒尺寸为5.0±2.1μm，随着B₄C过量含量增加到25wt%，晶粒尺寸明显细化至2.4±0.7μm。过量的B₄C一部分与球磨引入的Si₃N₄原位反应生成BN相，另一部分B₄C以第二相形式存在，BN和B₄C相的引入可以有效抑制中熵陶瓷烧结过程中的晶粒生长，同时也提升了材料的高温弯曲强度。B₄C过量...     

SiO2微粉加入量对β-SiAlON-SiC材料性能的影响

在保证承烧锂电池三元正极材料匣钵用β-SiAlON-SiC材料抗碱性的前提下,以SiC颗粒和细粉、Si粉、Al粉、α-Al₂O₃微粉等为原料,采用高温氮化法制备β-SiAlON-SiC材料,研究了SiO₂微粉加入量(外加质量分数分别为0、1%、2%、3%)对β-SiAlON-SiC材料的显气孔率、体积密度、常温抗折强度、高温抗折强度、物相组成、抗碱性的影响。结果表明：1)在β-SiAlON-SiC材料中添加SiO₂微粉可以降低其显气孔率,显著提高其常温抗折强度和高温抗折强度;2)添加SiO₂微粉不会影响Si粉和Al粉的氮化效果,但会影响Al₂O₃在Si₃N₄中的固溶度和β-SiAlON的生成量;3)SiO₂微粉的最优添加量为1%(w),所得试样的抗碱性明显优于未添加SiO₂微粉试样的。     

钛合金熔炼用Y2O3–Al2O3–MgO–CaO系耐火材料的设计与制备

坩埚耐火材料对钛合金熔炼的质量非常重要,为开发高性能新型坩埚材料,以工业Y₂O₃和Al₂O₃–MgO–CaO系粉末(AMC)为原料,制备出Y₂O₃–Al₂O₃–MgO–CaO系复合耐火材料,研究了烧结温度(1 500℃、1 600℃)和AMC含量(0、25%、50%、75%和100%,质量分数)对所制备耐火材料的物相组成、烧结性能(线收缩率、体积收缩率、显气孔率、体积密度)、常温耐压强度、抗热震性能和显微结构的影响。结果表明：相对于Y₂O₃和AMC材料,复合材料的性能均有所提高;提高烧结温度,其性能更佳;且随着AMC含量的提高,复合材料的线收缩率、体积收缩率、体积密度和常温耐压强度随之增大,显气孔率降低;当AMC的质量含量为75%时,1 500℃烧结3 h制得复合材料的综合性能最优,其显气孔率为4.37%,常温耐压强度为274.99 MPa,3次水冷热震后残余强度为16...     

B4C陶瓷中原位生成TiB2及其对力学性能的强化机制

以 TiO₂为烧结助剂,采用反应烧结法在 B₄C 陶瓷中原位生成 TiB₂,制备出致密的 B₄C 陶瓷,并对其强化机制进行了分析。结果表明：随着 Ti O₂添加量的增加,B₄C 陶瓷的致密度和抗弯强度先增大后减小,断裂韧性不断增大。当 Ti O₂添加量为 5% (质量分数)、烧结温度为 1 700 ℃时,B₄C 陶瓷致密度达到 99.6%;当 TiO₂加入量为 15%时,B₄C 陶瓷的 Vickers硬度为 36.0 GPa,断裂韧性为 4.38 MPa·m^1/2,抗弯强度为 405 MPa,综合性能最优。原位生成的 TiB₂抑制了 B₄C 陶瓷晶粒长大,消除了裂纹尖端应力,使裂纹产生偏转和分叉,对 B₄C 陶瓷起到细晶强化和增韧作用。     

防冻型黏土质可塑料的研制

为了提高可塑料的抗冻结能力,以粒度为6～3、3～1、≤1 mm的焦宝石(w(Al2O3)>45%,w(SiO2)<52%)和粒度≤45μm的黏土(w(Al2O3)>26%,w(SiO2)<65%)为原料,加入硫酸铝溶液、水和乙二醇防冻液制备出防冻型黏土质可塑料.将试样放入零下15℃的试验箱中冷冻,在室温下放置至室温,再经110℃干燥和1 000℃热处理后,分别测试试样的线变化率、抗折强度、耐压强度和体积密度,并与常温20℃下放置的试样的各项性能加以比较.结果表明:试样经过110℃和1 000℃热处理后,普通可塑料试样在零下15℃冻结后的强度比正常未冻结试样的下降约20%,而防冻型可塑料与正常试样相比,在强度方面几乎没有改变.     

添加浮选镁砂颗粒和Al2O3细粉对方镁石-尖晶石砖性能的影响

以烧结镁砂、浮选镁砂、电熔镁铝尖晶石和煅烧Al₂O₃细粉为主要原料,以木质素磺酸钙为结合剂,经混练、成型、1 650℃烧成制备了方镁石-尖晶石砖,主要研究了以浮选镁砂颗粒替代普通烧结镁砂颗粒以及在此基础上外加不同量煅烧Al₂O₃细粉（质量分数分别为0、3%和5%）对方镁石-尖晶石砖性能的影响。结果表明：1)以浮选镁砂颗粒替代普通烧结镁砂颗粒制备的方镁石-尖晶石砖,显气孔率和常温耐压强度降低,体积密度、抗热震性、高温强度和高温韧性提高。2)在以浮选镁砂颗粒替代普通烧结镁砂颗粒制备的方镁石-尖晶石砖中,随着煅烧Al₂O₃细粉引入量的增多,显气孔率和常温耐压强度降低,体积密度、抗热震性、高温强度和高温韧性提高。     

Si粉氮化法合成Si3N4-SiC材料

以SiC、Si粉和Al2O3微粉为主要原料,羧甲基纤维素(CMC)为临时结合剂,采用氮化反应烧结法合成了Si3N4-SiC材料,主要研究了Si粉的粒度(≤0.074、≤0.044 mm)和加入量(质量分数分别为15%、17%、19%、21%)、烧成温度(分别为1 380、1 400、1 420、1 430、1 440、1 460和1 480℃)、Al2O3微粉添加量(质量分数分别为0、1%、2%、3%、4%,取代相应量的SiC粉)对Si3N4-SiC材料的显气孔率、体积密度、常温耐压强度、常温抗折强度、高温抗折强度及Si3N4含量的影响。结果表明:1)采用粒度较细Si粉的试样具有较高的致密度、常温强度、高温抗折强度和Si3N4含量;随着Si粉加入量的增加,试样的致密度略有增大但变化不大,常温强度和Si3N4含量逐渐增大,而高温抗折强度先增大后减小;2)适当提高烧成温度会明显改善Si3N4-SiC材料的高温抗折强度,但当温度超过1 440℃反而略有下降;3)添加Al2O3微粉对烧后试样的致密度、常温强度和高温抗折强度有益。综合来看,Si粉的适宜添加量(质量分数)为17%,较适宜的烧成温度为1 420～1 440℃,Al2O3微粉的适宜添加质量分数为2%。     

燃烧合成碳化硼粉体及其介电吸波性能

以炭黑和B₂O₃为原料、金属Mg为还原剂,采用燃烧合成法制备B4C粉体。以燃烧合成的B4C粉体为吸收剂、石蜡为结合剂制备试样,采用矩形波导法测试不同B₄C掺量试样在X波段(8.2～12.4 GHz)的复介电常数,基于传输线理论计算试样反射损耗。结果表明:燃烧合成产物酸洗后可除去MgO、Mg₃B₂O₆等杂质相,产物晶粒尺寸为0.4～1.0μm,为斜六方晶体结构;试样复介电常数实部和虚部随B₄C掺量增加而增大,掺量50%(质量分数)时实部和虚部分别达到19.33和10.40;掺量为33%时,试样吸波性能最佳,当厚度为2.3 mm时,其反射损耗峰值为–21.1 dB,有效吸收频带达2.95 GHz。说明碳化硼是具有前景的高温微波吸收剂。     

SiO_2微粉加入量对铝镁质捣打料性能的影响

为了进一步提高现有铝镁质干式捣打料的性能,以粒度5~3、3~1、≤1和≤0.074 mm的电熔白刚玉及粒度≤0.088 mm的电熔镁砂细粉为主要原料,以分析纯SiO_2微粉和α-Al_2O_3微粉为添加剂,制备了铝镁质捣打料。研究了SiO_2微粉加入量(质量分数分别为1%、2%、3%、4%、5%)对铝镁质捣打料的烧后线变化率,烧后试样的显气孔率、体积密度、常温耐压强度、物相组成等的影响。结果显示:随着SiO_2微粉加入量的增多,铝镁质捣打料的烧后线变化率逐渐减小,从膨胀1.41%变化至收缩1.51%;烧后试样的显气孔率逐渐减小,体积密度不规律地增大,常温耐压强度基本上呈增大趋势;SiO_2微粉加入量为2%(w)的烧后试样的物相主要为α-Al_2O_3和Al_2MgO_4以及微量的α-SiO_2。综合考虑各项性能,铝镁质捣打料中SiO_2微粉加入量以2%(w)为宜。