复相改性提高耐火材料的抗热震性

抗热震性是耐火材料的最重要的性质之一，在温度经常急骤变化的作业条件下使用的耐火材料，其抗热震性的好坏往往是决定其使用寿命的主导因素。所以提高耐火材料的抗热震性，一直是耐火材料科技工作者努力追求的一个目标。     

加入β-SiAlON对铝碳质材料性能的影响

以白刚玉、熔融石英(≤0.5mm)为骨料,鳞片石墨(≤0.15mm)、白刚玉(≤0.088mm和≤0.045mm)、矾土基β-SiAlON(≤0.088mm)以及添加剂为基质料,酚醛树脂作结合剂,在骨料与基质的质量比为35∶65的基础上,分别用0、7%、14%、21%、28%的矾土基β-SiAlON取代铝碳质材料中的石墨,经等静压成型后,试样于180℃固化24h,并在埋炭条件下于930℃热处理,研究了β-SiAlON加入量对处理后试样常温物理性能、抗氧化性、高温机械性能和抗热震性的影响。结果表明:(1)随着β-SiAlON加入量的增加,试样的显气孔率显著上升,体积密度降低,常温和高温抗折强度下降,抗氧化能力变差;(2)与原铝碳材料相比,加β-SiAlON的试样抗热震性均有所降低,但仍保持了良好的抗热震性,在1100℃热震温差下水冷3次和5次后的强度保持率均在90%和75%以上;(3)从降低C含量的角度考虑,在不显著降低铝碳材料性能的情况下,β-SiAlON加入量以7%左右较为适宜,此时试样仍具有较好的抗氧化性和高温抗折强度。     

β-SiAlON对刚玉基超低水泥浇注料性能的影响

研究了β-SiAlON加入量 (质量分数 )分别为 0、4%、6%、8%和 10%时对刚玉基超低水泥浇注料烧结性能、高温强度和抗热震性的影响。结果表明:β SiAlON的加入对材料的烧结有负面影响,它使试样的气孔率升高,强度降低,但提高了试样的高温抗折强度 (1400℃);β-SiAlON的加入可显著改善试样的抗热震性,残余强度保持率由 18. 4%提高到 40% ~49%。     

β-SiAlON对MgO-C材料性能的影响

以电熔镁砂颗粒(5～3 min、3～1 mm、≤1 mm)、电熔镁砂细粉(≤0.088 mm)、鳞片石墨(≤0.15 mm)、矾土基β-SiAlON细粉(≤0.088 mm,气孔率28%,Z=2)为主要原料,配制成ω(鳞片石墨) ω(矾土基β-SiAlON细粉)分别为12% 0、4% 6%、4% 9%和4% 12%的4组配料,采用酚醛树脂作结合剂,以180 MPa压力成型.经185℃10 h固化后,按相关标准检测了试样的体积密度、显气孔率、常温耐压强度、常温抗折强度、高温抗折强度、抗热震性、抗氧化性和抗渣性.结果表明:随着试样中ω(鳞片石墨) ω(矾土基β-SiAlON细粉)按12% 0、4% 6%、4% 9%、4% 12%的顺序变化,试样的显气孔率有所上升,体积密度略有降低;试样的常温耐压强度、常温抗折强度、1 400℃高温抗折强度、抗热震性和抗氧化性均有不同程度的提高;抗渣侵蚀性以ω(鳞片石墨) ω(矾土基β-SiAlON细粉)为4% 6%的试样略高,其他试样则有所降低.     

水煤浆气化炉用高铬耐火材料的研究进展

介绍了水煤浆气化炉用高铬耐火材料的发展历程、性能特点及存在的主要问题,并指出了水煤浆气化炉用高铬耐火材料的发展方向。     

烧结条件对β-SiAlON结合氧化铝耐火材料的影响

对相同组成的β-SiAlON结合Al2O3耐火材料在不同的温度和气氛下烧结进行了6种测试,从而确定了一种合理的相组成。用两种不同的电加热炉进行烧成,一种以石墨作为加热元件(炉G),另一种以MoSi2作为加热元件(炉M)。试样在氮气气氛中进行烧结,烧结温度1 400～1 650℃。电炉M中的氧分压通过使用炭床来控制。实验结果显示,在烧结温度为1 400℃时,不能合成β-SiAlON;在1 650℃,不同的气氛导致合成不同的相,除了主要成分Al2O3外,这些相有β-SiAlON、X-SiAlON、莫来石、玻璃相、SiC和C。     

钛酸铝基复相材料的研究

研究了引入莫来石和二氧化锆复合相对钛酸铝烧结性能及抗热震性能的影响。借助ＳＥＭ分析了材料的断口形貌,从显微结构上解释了Ａｌ２ＴｉＯ５基复相材料热震后的断裂机制。     

矾土基β-SiAlON结合刚玉复合材料抗氧化性能研究

研究了1250~1350℃间矾土基βSiAlON结合刚玉复合材料的氧化行为,并与氧化铝基βSiAlON结合刚玉复合材料的氧化行为进行了对比。结果表明, 1250℃以上,矾土基βSiAlON结合刚玉复合材料的抗氧化性能优于氧化铝基βSiAlON结合刚玉复合材料的,材料的氧化属保护型,氧化后表面组成为莫来石和SiO2。建立了该材料氧化前期、中期、后期的动力学模型,表征了其氧化过程,与试验结果基本相符。     

莫来石—钛酸铝复相陶瓷的高温强度与热分解

本文介绍了莫来石－钛酸铝复相陶瓷的制备工艺及其主要性能，重点对它的高温强度、热分解及抗热震性等进行了讨论并提出了我们的见解。     

CaCl2对高炉用β-SiAlON结合刚玉耐火材料的侵蚀

在还原气氛及碱金属(钾)共存的条件下,进行了CaCl2对高炉用β-SiAlON结合刚玉耐火材料在930℃、1200℃和1500℃下侵蚀行为的研究,测试并计算了CaCl2作用前后试样的质量变化、气孔率变化、体积密度变化和常温抗折强度变化.并对侵蚀后的试样进行显微结构观察和EDAX分析.结果表明在低于1200℃时,CaCl2基本没有与β-SiAlON结合刚玉耐火材料试样发生反应;1500℃时,Ca2+与试样工作面反应生成六铝酸钙(CA6)和玻璃相,试样工作层原有的致密结构遭到破坏,造成试样的强度下降了约23%;SEM研究发现,Cl-基本未参加对材料的侵蚀反应,低温下以KCl析出.     

矾土基β-SiAlON结合刚玉-碳化硅复合材料抗氧化性能的研究

研究了矾土基β-SiAlON(质量分数分别为15%、20%和25%)结合刚玉-碳化硅复合材料在1100～1300℃间的氧化行为。结果表明:复合材料具有较好的抗氧化性能,其氧化属保护型氧化,原因在于氧化后试样的表面存在着非晶质薄层,在非晶质薄层下又有一氧化致密层,阻止、减缓了O2向复合材料内部的进一步扩散;氧化层中的物相主要为β-SiAlON、碳化硅氧化后生成的莫来石和方石英;在氧化后期,复合材料的表观氧化活化能基本随着β-SiAlON含量的增加而增大,β-SiAlON含量为25%的复合材料的表观氧化活化能高达9586kJ.mol-1。     

β-SiAlON加入量对刚玉基超低水泥浇注料流变性的影响

以矾土基电熔刚玉为骨料,电熔白刚玉粉、αAl2O3微粉、SiO2微粉、纯铝酸钙水泥和矾土基β-SiAlON为基质,固定骨料和基质的质量比为68∶32,水泥加入量(质量分数,下同)2%,SiO2微粉和Al2O3微粉总加入量为8%,分别用0、4%、6%、8%和10%的β-SiAlON替代刚玉细粉,加水混匀后制成刚玉基超低水泥浇注料。用浇注料流变仪研究了βSiAlON加入量对此浇注料流变性(包括扭矩、流动阻力和粘度)的影响,结果表明:随βSiAlON加入量的增加,在变化的剪切速率下,刚玉基浇注料的扭矩、剪切粘度和流动阻力增加,流变性变差,自流浇注所需加水量增加,流动性降低。综合考虑,合适的β-SiAlON加入量为4%～6%。     

铝热反应自扩散高温合成耐火材料的抗热震性

研究了亚稳定状态对具有复合材料结构的铬矿石质铝热反应自扩散耐火材料热震稳定性的影响，尤其是确定了热震稳定性与对Al2O3亚稳定相的形成起作用的一些因素的关系，这些因素有：复合材料结构的形成；SiO2与Fe2O3基质的合金化；合金化SiO2增强相的使用及铝热反应混合料燃烧时增强相低温的应用。在每种情况下热震稳定性均能得到显著提高(达10次以上)。采用粘土熟料粉增强后产生了α-Al2O3亚稳定相。在骨料颗粒与基质界面上裂纹发生变向，伴随有损毁表面的面积增大，以及铝热复合材料热震稳定性的提高。     

β-SiAlON及β-SiAlON-SiC复合材料合成的研究

首先对β-SiAlON及其复合材料的合成试验进行了热力学分析,在不同温度、不同z值条件下采用还原氮化法制备了β-SiAlON以及β-SiAlON-SiC复合材料;XRD和SEM分析表明,不管是以Si、Al、Al2O3还是以Si、Al2O3为原料,在氮气气氛下用Si3N4埋粉,在常温常压下都可以合成较纯的βSiAlON。通过改变z值和控制烧结温度等试验发现,当z=0.6、T=1723K时能合成较纯的β-SiAlON,但随着z值的增加,会有少量的O’SiAlON杂质相生成;通过SEM分析表明,在一定温度下,控制适宜的工艺条件,随着z值的增加,β-SiAlON晶粒间开始析出部分晶须,并逐渐转变为明显交织的棒状结构,从而提高材料的断裂韧性。     

骨料浸渍硅溶胶对矾土基耐火材料性能的影响

为了改善矾土基耐火材料的力学性能和抗热震性能,分别以SiO2含量(w)为15%和30%的硅溶胶对3~1 mm的矾土熟料粗颗粒进行浸渍处理,再与≤1 mm的矾土熟料颗粒、≤0.074 mm的矾土熟料细粉、α-Al2O3微粉、≤0.074 mm的红柱石细粉、≤0.074 mm的广西白泥、纸浆废液等经配料、成型、干燥、烧成(1400、1450和1500℃保温3 h),制得矾土基耐火材料,同时制备了使用未浸渍3~1 mm矾土熟料的空白试样。结果表明:1)随着烧成温度的升高,试样的常温抗折强度和常温耐压强度呈先升高后降低的变化趋势,其最佳烧成温度为1450℃。2)随着浸渍用硅溶胶浓度的提高,试样的烧后线变化增大,体积密度、常温抗折强度和常温耐压强度降低,高温抗折强度、荷重软化温度和抗热震性能提高,这是由骨料表面硅溶胶层中的SiO2与骨料及周围基质中的Al2O3反应生成了莫来石所致。3)当浸渍用硅溶胶中SiO2含量(w)为15%时,材料的综合性能最优。     

莫来石-堇青石耐火材料的抗热震性

已经研究了在热震条件下，骨料尺寸对莫来石-堇青石样品强度减小的作用。被震样品的强度减小显示依赖于骨料的尺寸、被烧结样品的预震强度及堇青石的含量。热震后的残余强度在由细骨料制备的样品中有所增加，这是由于其较高的初始强度。这些样品含有较低量的堇青石，其结果是由于减小了骨料颗粒的尺寸而导致了堇青石分解的增加。     

Si3N4—Al2O3复相陶瓷的抗热震性与晶界脆化

对Ｓｉ３Ｎ４－Ａｌ２Ｏ３复相陶瓷的抗热震性能进行了检测和分析。经Ｘ射线衍射，ＳＥＭ和能谱分析表明，材料的热震损伤与晶脆化有关，造成沿晶脆断的主要原因是Ｃａ等杂质元素在晶界的偏聚。采取退火热处理可使非晶相结晶化，提高陶瓷材料的抗热震性。