热处理温度对有机硅树脂结合不烧铝碳滑板性能的影响

以板状刚玉、石墨、Al粉、Si粉和B4C为主要原料,有机硅树脂作结合剂制备了不烧铝碳滑板试样。研究了在空气中先经240℃24h预处理,然后分别于400℃、600℃、800℃、1000℃、1350℃和1450℃保温3h处理后试样的烧结性能、物相组成和显微结构等变化规律。结果表明:热处理温度对有机硅树脂结合不烧铝碳滑板的性能、物相变化和显微结构影响显著。热处理温度为240~600℃时,有机硅树脂裂解产生质量损失,使试样内部结构松散,显气孔率显著增大,常温耐压强度较低;800~1000℃时,试样边缘部分B4C、Al、Si优先氧化,生成须状Al2O3和针状硼酸铝,有利于边缘骨料与基质结构紧密结合,同时,试样内部局部有柱状氮化物生成,相应的体积密度明显增加,显气孔率急剧下降,常温耐压强度达到最高值;温度>1000℃,试样中石墨大量氧化而留下很多气孔,同时Al、Si等氧化反应加剧,试样质量增加和体积膨胀明显,体积密度下降,显气孔率上升,常温耐压强度有下降趋势。     

不同轻质骨料对高铝浇注料性能的影响

为了提高轻质高铝浇注料的中高温强度,降低加热永久线变化,研究了体积密度分别为1.54、1.42g·cm-3的2种轻质高强微孔矾土骨料以及体积密度为1.53 g·cml的普通轻质高铝骨料对轻质浇注料110℃24 h烘干、1000℃3h和1400℃3h烧后性能的影响.结果表明:110℃ 24h烘干后,利用体积密度为1.54 g·cm-3的微孔轻质骨料和1.53 g·cm-3的普通轻质高铝骨料所制备的浇注料的体积密度均为1.80g·cm-3左右,轻质骨料体积密度越低,利用其所制备的浇注料体积密度越低,显气孔率越高;轻质骨料内部孔径微小化,可明显提高轻质浇注料各温度处理后的常温耐压强度和常温抗折强度,降低轻质浇注料的加热永久线变化;由于微孔骨料内显气孔率较高,利用其制备的轻质浇注料500℃低温下热导率比普通轻质高铝骨料的高,但在1000 ℃下相差不大,均在0.42 W·m-1·K-1左右.由此可见,轻质高铝骨料内部孔径微小化和Al2O3含量的提高使轻质浇注料的性能更优.     

镁橄榄石骨料的合成及其对镁橄榄石质耐火材料性能的影响

采用XRD分析了镁橄榄石碎矿细粉及其分别经1200～1600℃3h煅烧后的物相组成,研究了煅烧温度和轻烧MgO加入量对镁橄榄石合成骨料显气孔率和体积密度的影响以及合成骨料对镁橄榄石质耐火材料常温物理性能的影响。结果发现:(1)镁橄榄石原料经1200～1600℃3h煅烧后,物相组成没有明显改变,主要以镁橄榄石相为主。(2)随着煅烧温度的提高,合成骨料的显气孔率先降低后增高,体积密度先增大后减小;以不同煅烧温度合成的骨料为主要原料制备的镁橄榄石质耐火材料试样经1600℃3h处理后收缩趋势增大,显气孔率逐渐下降,体积密度增大,抗折强度没有明显变化,耐压强度缓慢增大。(3)随着轻烧MgO加入量的增加,合成骨料的显气孔率先降低后增高,体积密度先增大后减小;轻烧MgO含量为10%时,合成骨料的显气孔率最小,体积密度最大;以添加轻烧MgO的合成骨料为主要原料制备的镁橄榄石质耐火材料试样收缩增大,显气孔率降低,体积密度增大,抗折强度先下降后增高,耐压强度先增高后降低。     

微孔富镁尖晶石对低碳MgO-C材料性能的影响

分别以微孔富镁尖晶石(5~3和3~1 mm)和电熔镁砂(5~3和3~1 mm)为粗骨料,以<1 mm的电熔镁砂为细骨料,以镁砂粉(≤0.088 mm)、鳞片石墨粉(≤0.088 mm)、金属铝粉(≤0.074 mm)为细粉,以酚醛树脂为结合剂,制备了w(C)=6%的两种低碳MgO-C材料,经220和1 500℃(埋焦炭)热处理后,测定其显气孔率、常温耐压强度、常温抗折强度、加热永久线变化率、抗热震性和抗渣性。结果表明:1)用微孔富镁尖晶石骨料取代普通低碳MgO-C材料中的部分镁砂骨料后,经220和1 500℃热处理后试样的显气孔率均比普通低碳MgO-C试样的大,体积密度均比普通低碳MgO-C试样的小;220℃固化后试样的强度比普通低碳MgO-C试样的小,但1 500℃热处理后试样的强度比普通低碳MgO-C试样的大;1 500℃热处理后试样的加热永久线变化率比普通低碳MgO-C试样的小。2)使用微孔富镁尖晶石骨料代替电熔镁砂骨料能有效提高低碳MgO-C材料的抗热震性,但对低碳MgO-C材料的抗侵蚀性不利。     

骨料对Al2O3-SiC-C铁沟浇注料性能的影响

为降低铁沟浇注料的原料成本和促进固体废弃物的资源再利用,分别以还原刚玉质骨料和棕刚玉骨料,在其他实验条件相同的前提下,制备了两种Al2O3-SiC-C质铁沟浇注料试样,研究对比了两种骨料对浇注料的性能的影响.结果表明:(1)试样分别经110℃和1100℃热处理后,以还原刚玉为骨料的试样(编号为1#)的体积密度皆低于以棕刚玉为骨料的试样(编号为0#),其显气孔率皆高于试样0#的;经1500℃热处理后,试样1#的体积密度高于试样0#的,其显气孔率低于试样0#的;经110℃、1100℃热处理后,试样1#的常温抗折强度皆高于试样0#的,而常温耐压强度表现则相反;经1500℃热处理后,试样1#的常温抗折强度和常温耐压强度皆高于试样0#的.(2)还原刚玉骨料玻璃相含量较高,致使试样1#的高温抗折强度低于试样0#的.(3)与试样0#相比,试样1#的抗侵蚀性较差,抗渗透性较好.综合考虑还原刚玉的各项性能可知,还原刚玉有望作为骨料替代棕刚玉在高炉出铁沟浇注料中的使用.     

蓝晶石粒度对刚玉-莫来石材料性能的影响

以粒度为2～1mm和1～0.5mm的M60莫来石为骨料,以电熔白刚玉粉以及粒度分别为0.8～0.355mm、0.355～0.088mm和<0.088mm的蓝晶石为基质料,以少量二氧化硅微粉和苏州土为结合剂,制成36mm×36mm的试样,在110℃干燥24h后,分别在1200℃、1300℃、1400℃和1500℃保温3h煅烧,然后测定烧后试样的线变化率、显气孔率、体积密度和耐压强度。结果表明:(1)对于在各温度下煅烧后的试样,添加粒度<0.088mm蓝晶石的试样烧后线变化率和显气孔率较添加粒度>0.088mm蓝晶石的小,体积密度和耐压强度较添加粒度>0.088mm蓝晶石的大;(2)当添加粒度<0.088mm的蓝晶石时,随着煅烧温度的升高,试样的烧后线变化率、显气孔率、体积密度和耐压强度变化较小;当添加粒度>0.088mm的蓝晶石时,随着煅烧温度的升高,试样的烧后线变化率和显气孔率迅速增大,体积密度和耐压强度迅速减小。     

采用微孔CA6-MA骨料的Al2O3-CaO-MgO轻质浇注料的性能

以自合成的微孔CA6-MA颗粒(8～5、5～3、3～1 mm)为骨料,以速烧刚玉粉(≤0.074、≤0.043 mm)、α-Al2O3微粉、纯铝酸钙水泥为粉料,经配料、混练、振动成型、养护、烘干后,分别在1 000、1 200、1 400、1 600℃保温3 h热处理,检测热处理后试样的永久线变化、显气孔率、体积密度、常温抗折强度、常温耐压强度、热态抗折强度和热导率,并分析其显微结构。结果表明:1)试样在1 600℃热处理后的永久线变化为1.14%,1 600℃热处理后试样的显气孔率为59.84%,体积密度为1.51 g.cm-3,常温抗折强度为2.7 MPa,常温耐压强度为7.3 MPa,1 400℃的热态抗折强度为1.4 MPa,1 000℃的热导率为0.219 W.m-1.K-1;2)1 600℃热处理后试样基质中有大量片状CA6,骨料和基质之间结合很好。     

莫来石溶胶结合高铝质耐火材料性能的研究

为了提高高铝质耐火材料的综合性能,利用共沉淀法得到的莫来石溶胶为结合剂制备高铝质耐火材料。利用XRD和SEM等手段对莫来石溶胶的组成、显微结构和性能进行分析和表征,通过检测高铝质耐火材料试样的体积密度、显气孔率、线变化率和常温耐压强度,重点研究莫来石溶胶的性能及对高铝质耐火材料烧结性能和抗热震性能的影响。结果表明:经1100℃烧后莫来石溶胶的比表面积为26.02 m2/g,溶胶经1300℃烧后完全转化成莫来石;莫来石溶胶的加入使得高铝质耐火材料试样的体积密度增大,显气孔率降低;莫来石溶胶与Al2O3晶形转变的协同作用提高了莫来石溶胶结合高铝质耐火材料的常温耐压强度和热震稳定性。     

烧结温度对不同晶型氧化铝微粉制备莫来石材料性能的影响

以α-Al₂O₃、ρ-Al₂O₃和γ-Al₂O₃微粉3种不同晶型的氧化铝为铝源,与蓝晶石混合,加入聚乙烯醇压制成型,在不同热处理温度下（1 300、1 400、1 500和1 600℃）制备了莫来石试样,并研究了不同晶型氧化铝与蓝晶石制备莫来石材料的性能。结果表明：以α-Al₂O₃为铝源的试样在1 600℃烧后的固相反应最完全,其主要物相为莫来石和氧化锆。并且当铝源为α-Al₂O₃时,制备出的试样具有较高的体积密度、较低的显气孔率和较高的耐压强度。     

锆莫来石对Al2O3-ZrO2-C材料性能的影响

以电熔白刚玉、锆莫来石、鳞片石墨、SiC粉和酚醛树酯为原料,通过改变锆莫来石的加入量和粒度制备了7种不同的A l2O3-ZrO2-C试样,主要研究了锆莫来石加入量和试样的粒度组成对A l2O3-ZrO2-C材料的体积密度、显气孔率、常温耐压强度、气孔孔径分布和透气度等性能的影响。结果表明:1)锆莫来石加入量对A l2O3-ZrO2-C材料的体积密度、显气孔率、耐压强度、气孔孔径分布和透气度都有一定的影响,但影响都不大;2)试样的粒度组成对A l2O3-ZrO2-C材料的体积密度和透气度的影响较大,但对显气孔率、常温耐压强度、气孔孔径分布的影响较小。     

V2O5掺杂对莫来石晶须增强型陶粒支撑剂的性能影响

以高岭石质煤矸石为主要原料,V2O5为添加剂,于1400 ℃下制备了莫来石晶须增强的陶粒支撑剂,讨论了V2O5促进莫来石晶须生长机制及其添加量对支撑剂样品性能的影响.结果表明:随着V2O5的加入,支撑剂样品的主晶相莫来石逐渐生长形成莫来石晶须;当V2O5添加量为1wt％时,试样的性能最佳;体积密度1.25 g/cm3,视密度2.69 g/cm3,52 MPa闭合压力下的破碎率5.18％.     

用粉煤灰和菱镁矿低温制备堇青石质多孔材料

在粉煤灰中添加不同比例菱镁矿,于1 200、1 250℃和1 300℃烧成温度下制备出堇青石质多孔耐火材料。研究表明：菱镁矿在烧成过程中于700℃分解产生CO2,起到造孔剂和发泡剂的作用,分解生成的MgO将与粉煤灰中的Al2O3、SiO2反应生成堇青石;随着菱镁矿添加量的增加,粉煤灰中Al2O3和SiO2与MgO的反应更完全,主要生成堇青石和少量镁橄榄石;当菱镁矿添加量过多时,新生成的MgO与粉煤灰中SiO2反应,产生液相过多,造成部分气孔封闭,使得烧成后试样的显气孔率随菱镁矿添加量的增加呈先增加后减小的趋势。优化烧成工艺条件为1250℃并保温3h,当菱镁矿添加量为15%（质量分数）时,制备出显气孔率达48%、孔径为20～40μm、体积密度为1.27g/cm3、抗压强度为38MPa、抗折强度为29MPa的堇青石质多孔材料。     

ρ-Al2O3添加量对原位反应结合碳化硅膜支撑体性能的影响

以黑色碳化硅为骨料,添加不同含量的ρ-Al2O3,在1430℃、无压条件下,用碳化硅表面氧化产生的SiO2与Al2O3反应制备多孔碳化硅膜支撑体,研究了ρ-Al2O3添加量对碳化硅支撑体粘结相组成及性能的影响。结果表明,ρ-Al2O3添加量由3wt%增加到15wt%时,试样烧结后粘结相中莫来石相增多,石英相减少但不能完全消除,支撑体的显气孔率降低,孔径减小,透气度由1127.8 m3?cm/(m2?h?kPa)下降到210.4 m3?cm/(m2?h?kPa);支撑体抗弯强度先增大后降低,ρ-Al2O3添加量为9wt%时,支撑体抗弯强度为25.1 MPa,透气度为372.7 m3?cm/(m2?h?kPa),支撑体的综合性能满足高温含尘气体过滤的要求。     

水泥窑用特种硅莫砖的研制及应用

以高铝矾土熟料、90碳化硅、棕刚玉为主要原料,添加红柱石粉、广西白泥等外加剂,通过合理的颗粒级配,采用高压成型、高温烧成等方法,制备出水泥窑用特种硅莫砖,并研究了烧成后试样的体积密度、气孔率、强度、微观结构和耐磨性.结果表明:添加6％红柱石粉在1420℃制备的硅莫砖的性能最优,其体积密度为2.74 g/cm3,抗热震性30次,磨损量为1.06 cm3,热导率为1.65 W/(m·K),耐压强度高达159 MPa,在5000 t/d水泥回转窑过渡带上使用该产品,寿命可达一年以上,这是由于窑简体外表面温度比使用镁尖晶石砖平均降低80℃以上,极为有效地延长了该砖衬的使用寿命.     

MgO矿化剂对自结合钛酸铝/莫来石复相材料结构和性能的影响

在铝厂污泥,龙岩高岭土和工业二氧化钛合成出的良好稳定性的钛酸铝/莫来石熟料基础上,添加MgO矿化剂进行改性,其能与钛酸铝/莫来石材料形成固溶体,能抑制Al2TiO5的分解,使得钛酸铝/莫来石复相材料在保持低热膨胀系数的同时,较大辐度地提高了材质的机械强度.采用XRD和SEM法表征各试样的晶相和显微结构;各试样中各晶相的含量由用Rietveld Quantification 法确定;测试各试样的性能.从结构与性能分析结果,确定1.5％为MgO的最佳添加量,形成的三个晶相Al2-xMgx+yTi1-yO5-0.5x-y、Al4.59Si1.41O9.70和α-Al2O3分别为68.2％、26.5％和5.3％,对应的抗折强度为45.67 MPa,体积密度为2.95 g/cm3,吸水率为1.81％,气孔率为4.99％,热震后抗折强度保持率为90.0％.     

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。     

红柱石基刚玉-莫来石复相陶瓷的显微结构及性能

以红柱石颗粒为主要骨料,辅以莫来石颗粒和刚玉颗粒,硅微粉、铝微粉为基质料,经混合、困料及成型后,经不同温度下烧成4h,制得莫来石基刚玉-莫来石复相陶瓷,分析了烧成温度对复相陶瓷的物相组成、显微结构、烧成性能、力学性能及热学性能。结果表明:红柱石在高温下转化成针状和柱状莫来石改善复相陶瓷的烧成性能和抗热震性能;在1480℃烧成时,红柱石刚玉-莫来石复相陶瓷具有优越性能,其抗折强度为15.4MPa,耐压强度为91.6MPa,热膨胀系数为5.5×10-6/K,1100℃下水冷的抗热震次数达到99次。     

纤维增强Si-C-O气凝胶隔热复合材料的制备与表征

以正硅酸乙酯为原料,通过二甲基二乙氧基硅烷引入碳元素,以乙醇为溶剂,盐酸和氨水为催化剂,莫来石纤维为增强相,采用溶胶–凝胶、超临界干燥和1 200℃高温裂解工艺制备Si-C-O气凝胶隔热复合材料,并对材料的结构和性能进行了分析和表征。结果显示：1 200℃裂解得到的Si-C-O气凝胶复合材料为黑色且加工成型性较好,纤维表观体积密度为0.15 g/cm3时,800℃和1 000℃热导率分别为0.031 9 W/（m K）和0.043 0W/（m K）。纤维表观体积密度增大（0.15～0.30 g/cm3）,复合材料的拉伸和压缩强度增大,密度为0.25 g/cm3时,抗弯强度最大。1 200℃裂解得到的Si-C-O气凝胶的比表面积为217.7 m2/g,空气中1 000℃煅烧后,比表面积为208.6 m2/g。Si-C-O气凝胶复合材料在1 000℃空气中煅烧后没有出现收缩。     

氧化锆泡沫陶瓷过滤板的制备与性能研究

以氧化锆(ZrO2)粉为主要原料,氧化铝(Al2O3)粉和氧化钇(Y2O3)粉为烧结助剂,采用有机泡沫浸渍工艺制备出高性能氧化锆泡沫陶瓷过滤板。研究了烧成温度和保温时间对样品容重、抗热震性和抗压强度的影响。采用万能试验机、综合热分析仪、X射线衍射仪、扫描电镜等对样品性能进行了表征。实验结果表明,当烧成温度为1580℃,保温时间为120 min时,制备的氧化锆泡沫陶瓷过滤板性能最佳,其容重为0.452 g/cm3,抗热震性为12次,抗压强度为1.56 MPa。     

自生晶须强韧化莫来石材料的研究

采用溶胶－凝胶法制备Al2O3-SiO粉料，并通过二步加热处理工艺制备自生晶须莫来石材料。研究结果表明，凝胶胶化时间、干凝胶预烧温度和粉料粒度以及生坯密度对自生晶须有重要影响，自生晶须对莫来石材料有明显的强韧化作用。