硅线石含量对轻质莫来石-刚玉耐火材料的显微结构与性能的影响

以多孔球形莫来石为骨料,板状刚玉细粉、硅线石和粘土为基质,经1400 ℃、1500 ℃和1600 ℃保温3 h烧成,制备了四组轻质莫来石-刚玉耐火材料.采用X-射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对试样的物相组成和显微结构进行表征,研究了烧成温度及硅线石含量(4%、6%、8%和10%)对试样常温物理性能和显微结构的影响.结果表明:(1)当硅线石含量不变时,随着烧成温度的升高,试样的显气孔率逐渐减小,体积密度逐渐增大,线收缩率逐渐增加,常温耐压强度先降低后升高;(2)当硅线石的含量从4%增加到8%时,经1400 ℃烧后,试样的显气孔率和体积密度变化不大,当硅线石含量超过8%时耐压强度显著下降;经1600 ℃烧后,随硅线石含量的增加,试样的体积密度减小,强度降低,线收缩率也由2.5%减小到1.5%;(3)当硅线石含量为6%、烧成温度为1400 ℃时,试样的线收缩率为0.86%,耐压强度为36.1 MPa,热导率为0.249 W/(m·K)(300 ℃),试样基质中气孔的d50为46.7 μm.     

放电等离子烧结制备刚玉-铝酸钙-镁铝尖晶石复相材料

为了降低复相材料的合成温度并保证其相应的物理性能,以质量分数分别为35.16%的欠烧白云石和64.84%的片状氧化铝为原料,在1 050、1 100和1 150℃下利用放电等离子烧结法(SPS)制备了刚玉-铝酸钙-镁铝尖晶石复相材料,并研究了烧成温度对复相材料的物相组成及强度的影响。结果表明:随着温度的升高,复相材料中刚玉相的含量逐渐降低,而铝酸钙和镁铝尖晶石的含量逐渐上升,材料的显气孔率略有增大,但是其劈裂抗拉强度逐渐增大。放电等离子烧结使复相材料中片状刚玉、生成的铝酸钙和镁铝尖晶石在高温下相互结合。当烧成温度为1 150℃时,所制备的复相材料显气孔率为23.2%,劈裂抗拉强度达到20 MPa。     

原位生成柱状莫来石和SiC晶须对Al_2O_3–SiC–C耐火材料性能的影响

以煅烧铝矾土、棕刚玉、板状刚玉、鳞片石墨、碳化硅粉为原料,单质Si粉为添加剂,酚醛树脂为结合剂,制备出Al_2O_3–Si C–C耐火材料。研究了不同热处理温度对材料显微结构及性能的影响。结果表明:在埋碳条件下,1 000℃烧成后样品中有柱状莫来石物相生成;1 400℃烧成后柱状莫来石长径比增大,同时还有Si C晶须生成。热处理温度从1 000℃升高到1 400℃时,样品显气孔率和常温耐压强度变化不明显,但常温抗折强度提高54.73%,达到8.17 MPa,载荷位移量增大近20%。3次热震后残余耐压强度保持率从54.36%(200℃烧成后)提高到89.10%(1 400℃烧成后)。原位生成的Si C晶须和发育良好的柱状莫来石显著提高了样品常温抗折强度、断裂韧性和抗热震性。     

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。     

基于高岭土制备轻量微孔莫来石骨料结构与性能研究

以高岭土细粉和α-Al2O3微粉为主要原料,采用原位分解法制备轻量微孔莫来石骨料,研究了铝硅摩尔比及热处理温度对轻量微孔莫来石骨料结构与性能的影响.结果表明:经过1400～1600℃热处理后,富铝莫来石试样中除主要物相莫来石相外,还残余一定量刚玉相,接近理论莫来石组成试样及富硅试样均仅检测到莫来石相;所制备的轻量骨料孔径分布主要集中于0.1 ～4 μm范围,均具有微孔结构;随着热处理温度的升高,骨料的体积密度上升,显气孔率下降,耐压强度上升;经1500℃热处理后,富铝试样体积密度为2.49 g/cm3、显气孔率为25.6％、耐压强度为146 MPa;接近理论莫来石组成试样及富硅试样体积密度均小于1.95 g/cm3、显气孔率大于38.0％,1000℃时导热系数均小于0.77 W/(m·K).     

泡沫法制备莫来石轻质隔热材料及性能

采用红柱石、刚玉、水泥、粘土、硅微粉为原料,加入减水剂、硅溶胶、泡沫及水,通过改变泡沫的加入量在五种不同温度下烧成制备莫来石质轻质隔热材料,测试试样的容重、气孔率、气孔种类和孔径、常温耐压强度、物相组成和显微结构。采用泡沫法制备的轻质隔热材料试样外观致密,内部气孔分布均匀。试样的主晶相为莫来石相,1400℃烧成试样的烧后线变化和常温耐压强度随容重的增加成线性增加;显气孔率逐渐减小,闭口气孔率基本无变化,大概为3%。     

粉煤灰和烧成温度对矾土基轻量莫来石材料结构及性能的影响

耐火材料的轻量化是高温工业节能的重要方向。以三级生矾土和粉煤灰为主要原料，采用原位分解法制备轻量M60莫来石材料，研究在不同烧成温度下粉煤灰对轻量M60莫来石材料结构与性能的影响。结果表明：在1 400、1 500℃烧成温度下，粉煤灰的引入使材料的体积密度降低，总气孔率增加，耐压强度大幅提升；引入粉煤灰的试样1 500℃烧成后导热系数有明显下降。当烧成温度达到1 600℃时，粉煤灰的引入使材料的总气孔率减小，体积密度略有增加，导热系数明显增加。此外，粉煤灰的引入会降低材料的荷重软化温度。引入34.0%(质量分数)粉煤灰后，所制备莫来石材料的体积密度降低了8%～13%,总气孔率增加了23%～37%;经1 500℃烧成后，材料耐压强度达到(122.6±2.2) MPa, 1 000℃测试时的导热系数仅为0.616 W/(m·K)。     

Y2O3对高铝粉煤灰合成莫来石的影响

研究了Y2O3和温度对高铝粉煤灰合成莫来石性能、结构、组成和微形貌的影响。结果表明:当到1500℃时,添加物质的量分数为5%Y2O3时,所得试样的显气孔率和吸水率最小,分别为0.53%和0.19%,抗折强度为128.3MPa,相应的莫来石含量达到80.8%;在1500℃的温度条件下,增加Y2O3,试样的抗折强度显著增加。SEM分析表明:Y2O3在低温(1100～1400℃)时促使莫来石形成网状结构,而较高温度(1500℃)时则有利于长柱状莫来石生长;升温过程中,方石英、刚玉相相继消失,莫来石相增加,莫来石经历了短柱状向长柱状生长的过程。     

单质Si对含TiO2刚玉制品烧结性能和相组成的影响

以电熔白刚玉、α-Al2O3、锐钛矿和单质Si为原料,固定配料中电熔白刚玉和α-Al2O3的质量分数分别为80%和20%,锐钛矿的外加量为6%,分别外加0、 2%、4%和6%的单质Si,经混练、成型、干燥后在空气气氛中于1550 ℃保温3 h烧成,检测烧后试样的显气孔率、体积密度、耐压强度、抗折强度和线变化率,并采用XRD分析烧后试样的相组成.结果表明在刚玉材料中同时加入锐钛矿和单质Si能降低材料的显气孔率,提高材料的抗折强度和耐压强度,并有钛酸铝和莫来石生成;另外,单质Si对材料中的钛酸铝具有较好的稳定作用,但随着单质Si含量由2%增加至6%,材料中的钛酸铝含量减少,莫来石含量增加.     

烧成温度对钙长石隔热耐火材料显微结构与性能的影响

本工作以矾土水泥与黏土为原料,采用发泡法制备了钙长石隔热耐火材料,通过XRD、SEM和导热仪等分析了烧成温度(1 110～1 310℃)对钙长石隔热耐火材料显微结构与性能的影响,并研究了该种钙长石隔热耐火材料的合成机理。结果表明：当烧成温度为1 110～1 160℃时,体系内开始生成钙长石,但原料微颗粒间的反应并不完全,生成的液相含量较少,强度较低;当烧成温度为1 210～1 260℃时,液相含量增多,钙长石的生成速度加快,强度增大,试样具有较低导热系数;当烧成温度为1 310℃时,液相含量迅速增多,线收缩率迅速增大,试样具有较大强度,但体积密度大幅增长,气孔率降低。在1 260℃时,制得了体积密度为0.53 g/cm³、气孔率为82.6%、抗折强度为1.15 MPa、耐压强度为1.99 MPa、800℃导热系数为0.101 W/(m·K)的钙长石隔热耐火材料。     

粉煤灰合成钙长石多孔陶瓷的结构与性能

以高钙粉煤灰为主要原料,通过添加造孔剂,采用高温固相烧结法合成出钙长石多孔陶瓷。考察了烧成制度和造孔剂含量对多孔陶瓷显气孔率及抗折强度的影响。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜表征了多孔陶瓷的物相组成和微观结构。结果表明:提高烧成温度和延长保温时间会降低多孔陶瓷的显气孔率,增强其抗折强度;增加造孔剂含量会导致显气孔率升高,但过量添加反而造成显气孔率下降。当烧成温度为1 140℃、保温时间为90 min、造孔剂含量为35%(质量分数)时,多孔陶瓷具有较高的显气孔率和抗折强度(分别达到58.05%和9.41 MPa)。多孔陶瓷的主晶相为钙长石,孔径分布为数微米到150μm。     

二氧化锰及其复合添加剂对莫来石刚玉复相材料的影响研究

通过对样品的体积密度、气孔率、物相组成和表面形貌的分析,确定二氧化锰及其复合添加剂对莫来石刚玉复相材料与烧结刚玉材料性能的影响。通过添加二氧化锰及氧化钇复合添加剂的方法,在低于传统煅烧温度50℃的条件下,制备出了性能优异的莫来石刚玉复相材料,材料的物相组成稳定,莫来石含量在62%左右,刚玉相含量在38%左右,体积密度、气孔率等指标都要优于传统煅烧温度煅烧制备的莫来石刚玉复相材料原样,且耐火度也达到国家标准。     

烧成制度对刚玉-莫来石陶瓷相含量、显微结构及性能的影响

本文介绍了采用挤出成型工艺制备结构陶瓷的过程,研究烧成制度对刚玉-莫来石结构陶瓷微观结构、相变反应及性能的影响。结果表明:当升温速率较快时,刚玉固溶和溶解速度较慢,残余刚玉量较高,生成玻璃相较少;随着温度升高,刚玉与莫来石的相对质量比越来越小,说明提高温度,加速了刚玉溶解,但是玻璃相/莫来石比值不同,更易受升温速率影响,快速升温时温度越高,比值越小,慢速升温时温度越高则比值越大;升温速率对莫来石、刚玉和玻璃相作用因子从大到小排列顺序是:玻璃相刚玉莫来石,快速升温时最高温度影响因子排列顺序是:玻璃相莫来石刚玉,慢速升温时最高温度影响因子是:玻璃相刚玉莫来石;1550℃以下烧成莫来石生长发育不良,晶体出现短柱状长径比较小,网状交叉分布数量明显减少,气孔较多,这是因为二次莫来石化未完全反应,未充分烧结;结构陶瓷热膨胀系数影响因子:刚玉与莫来石质量比、显气孔率、体积密度,其中刚玉与莫来石质量比是最主要影响因素,后两者影响作用比较接近,刚玉与莫来石质量比越大,陶瓷热膨胀系数则越大。     

Al_2O_3多孔陶瓷的制备及性能

以煅烧α-Al_2O_3微粉为原料、粘土为高温烧成粘结剂、羧甲基纤维素为成型粘结剂,采用模压成型法制备了氧化铝多孔陶瓷,运用TG-DSC、SEM、XRD等手段研究了烧成温度、粘土含量对氧化铝多孔陶瓷微观形貌、物相结构、线收缩率、气孔率及力学性能的影响。结果表明:在烧结温度为1400℃时,氧化铝多孔陶瓷出现液相烧结,1500℃时液相烧结随粘土含量的增加更加明显;粘土在高温下促进了氧化铝多孔陶瓷的致密化使得线收缩率增大、气孔率降低、抗折强度提高。烧成氧化铝多孔陶瓷的主晶相为α-Al_2O_3,并有少量的莫来石相,莫来石由粘土在高温下转变得到。1400℃烧成的氧化铝多孔陶瓷综合性能优异,其气孔率介于28.6%~33.7%之间,抗折强度介于37.0~64.0 MPa之间。     

烧成制度和结合剂对刚玉-莫来石窑具性能的影响

以板状刚玉(粒度为3～1mm和≤1mm)、莫来石(粒度≤1mm)和αAl2O3微粉为原料,分别加入一定量的高岭土和硅胶-铝胶(其中Al、Si的物质的量比为3)作为结合剂,在燃油倒焰窑中经不同的烧成制度(分别加热至1000℃、1150℃、1200℃、1300℃和1500℃保温1h后,继续升温至1700℃烧成)烧制成刚玉-莫来石窑具材料,并对比研究了这两种结合剂在上述保温温度下处理1h后的相变化及其对刚玉-莫来石材料强度和抗热震性的影响。结果表明:硅胶-铝胶结合剂中莫来石的显著形成温度约为1150℃,远低于高岭土的1500℃;在相同的烧成制度下,以硅胶-铝胶为结合剂的刚玉-莫来石试样的常温抗折强度比以高岭土为结合剂的低,而其抗热震性优于以高岭土为结合剂的。     

锆刚玉莫来石(AZS)推板的研制

针对目前一些磁性材料厂推板窑的作业条件，研制了一种ZrO2含量3．4％，Al2O3含量85％左右的锆刚玉莫来石堆板。配料采用粗：中：细=5：1：4颗粒级配。混练好的泥料经摩擦压砖机压制成340mm×340mm×30mm的推板，干燥后经1550℃保温8h烧成。烧成推板的指标：体积密度3．08g·cm-3，显气孔率14．7％，常温抗折强度17．9MPa，1350℃的抗折强度10．7MPa，抗热震性（1100℃-水冷）＞周次，0．2MPa荷重软化开始温度1650℃。锆刚玉莫来石(AZS)推板的研制@王立召$山东淄博裕民耐火材料有限公司!淄博,255086@沈继耀$天津大学材料科学与工程系…     

刚玉-莫来石复合材料的制备研究

依据刚玉-莫来石复合材料的成分要求,采用不同等级的矾土配制成混合料,采用细磨、分级、烘干、成型、烧结工艺进行制备刚玉-莫来石复合材料的研究。结果表明,采用此工艺可制备出刚玉-莫来石复合材料,以莫来石相为主的复合材料的烧结温度为1700℃,体积密度为2.82g/cm3,显气孔率1.5%,显微结构为柱状莫来石形成交错连锁的网络结构,刚玉填充在莫来石形成交错连锁网络结构的空隙中;以刚玉相为主的刚玉-莫来石复合材料的烧结温度为1550℃,体积密度为3.29g/cm3,显气孔率2.5%,显微结构为等轴状的刚玉形成的骨架结构。     

添加剂对矾土干式捣打料性能的影响

以粒度3-1 mm、≤1 mm和≤0.088 mm的高铝矾土以及硼酸和氧化硼为主要原料,硅酸钠和镁砂为添加剂,手工捣打成型。将成型好的试样分别在1400℃和1500℃下保温3 h烧成,测量烧成后试样的线变化率、显气孔率、体积密度和耐压强度,并采用XRD分析试样的物相组成和SEM观察物相的形貌特征。结果表明:镁砂为添加剂的试样比硅酸钠为添加剂的试样具有更好的高温物理性能,且镁砂含量为1.5%时试样的线变化率小、显气孔率低、耐压强度高。试样在1400℃和1500℃时的线变化率分别为0.74%和-0.36%,显气孔率分别为25.81%和23.72%,耐压强度为44.75 MPa和66.65 MPa。试样在高温时烧结致密作用加强,线收缩率增大,生成尖晶石的固溶体具有较小的热膨胀率,同时由于生成莫来石造成的体积膨胀,使线变化率达到最低。试样内部形成刚玉-莫来石-尖晶石固溶体网络结构,提高了试样的耐压强度。高温下的尖晶石固溶体均匀的分布在液相中,提高了基质部分液相的粘度,有利于提高试样的高温性能。     

高温氮气气氛对Al–Al_2O_3耐火材料性能的影响

以热固型酚醛树脂为结合剂,制备金属铝质量分数为9%的Al–Al_2O_3复合耐火材料。样品在200℃干燥24 h后,在氮气气氛下分别经1 300、1 500、1 600、1 700和1 800℃保温8 h氮化烧成。结果表明:氮化烧成后,样品中来自酚醛树脂的残碳存在于增强相Al4O4C或Al_2OC中,游离碳含量极低。在1 300℃氮化烧成后,样品中物相为刚玉和Al4O4C;在1 500、1 600和1 700℃氮化烧成后,样品中物相为刚玉、Al_4O_4C和Al_2OC;在1 800℃氮化烧成后,样品中物相为刚玉和Al_2OC。所有温度段均未出现Al4C3。经1 300、1 500和1 600℃氮化烧成后,样品显气孔率在6.0%与8.0%之间,1 600℃氮化烧成样品常温耐压强度达535 MPa,Al_4O_4C及Al_2OC有明显增强作用。     

蓝晶石基微孔莫来石陶瓷分离膜支撑体的制备、结构与性能研究

以蓝晶石为主要原料、γ-A12O3为辅料,采用注浆成型技术与反应烧结工艺制备出了具有针状网络结构的微孔莫来石陶瓷分离膜支撑体.系统研究了烧成温度对试样物相组成、显微结构及性能的影响,结果表明:随着烧成温度的升高,试样中莫来石的生成量增多,其形貌逐渐由针状发育成柱状,试样的性能与莫来石的生成量及形貌密切相关.针状莫来石可对基体起强韧化作用,并使气孔的有效半径微细化.在1450 ～ 1500℃,随烧成温度的升高,试样的显气孔率逐渐增大、孔径减小、强度升高.所制支撑体的体积密度为1.38～ 1.60 g,/cm3、显气孔率为46.74％ ～ 53.23％、烧后线变化率为-3.10％～2.24％、气孔孔径集中分布在1～ 20 μm、平均孔径为5.84～9.93 μm、常温耐压强度为30.1～ 37.2 MPa.