Si粉和Si-Al复合粉加入量对原位合成Al2O3-SiC-SiAlON材料抗氧化性的影响

以电熔白刚玉、α-Al2O3微粉、Si粉、Al粉为原料,在普通刚玉砖的配料中分别加入5%(质量分数,下同)和8%的Si粉或7%(Si) 1%(Al)、5%(Si) 3%(Al)和3%(Si) 5%(Al)的Si-Al复合粉,以树脂为结合剂,在150MPa下成型为25mm×25mm×125mm的5组试样,经150℃24h固化后,在埋炭条件下于1500℃保温3h烧成,冷却后在空气中进行常规热重分析和大试样热重分析,测量氧化后试样剖面的氧化层厚度和氧化面积百分数,并进行了相应的XRD和SEM分析。结果表明:1)原位合成的刚玉-SiC-SiAlON试样的氧化属于保护性氧化;2)随着Si粉加入量的增加,试样的抗氧化性增强;随着Al粉的加入及其加入比例的增大,试样的抗氧化性减弱。     

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。     

Al和Si对MgO-Si3 N4复合材料强度和显微结构的影响

以电熔镁砂、氮化硅与Al或Si为原料,制备的试样经1400℃烧后制成了MgO-Si3N4复合材料,研究了金属Al或Si对MgO-Si3N4复合材料强度的影响.发现Al或Si的加入均可显著提高MgO-Si3N4复合材料的常温耐压强度和高温抗折强度(1400℃).然后借助SEM和EDAX等手段研究了加入4%Al或Si的MgO-Si3N4复合材料的显微结构,揭示了金属Al和Si的增强作用机理体系中的Al转化为晶须状的氮氧化物,起纤维增韧作用;体系中的Si转化为粒状或絮状的氮化硅,起颗粒增强作用.     

加入Si,Si/Al对高碳Al2O3-C材料抗热震性的影响

以电熔白刚玉、熔融石英(粒度≤0.5 mm)为骨料,鳞片石墨(粒度≤0.15 mm)、电熔白刚玉粉(粒度≤0.088mm≤0.045 mm)、Si粉(粒度≤0.074 mm)、Al粉(粒度≤0.088 mm)为基质,热固性酚醛树脂作结合剂,压制成25 mm×25 mm×125 mm的试样,经200℃固化24 h后,在埋炭条件下经1200℃下保温3 h制成碳含量为30%的高碳Al2O3-C材料.分别用5%、10%、15%、20%的Si粉替代高碳Al2O3-C材料中的石墨研究其对试样抗热震性的影响;根据Si粉替代石墨的结果又研究了不同比例Si/Al粉(总量10%)替代石墨后对试样抗热震性的影响,并用SEM和XRD分析热震后试样的显微结构和物相组成.结果表明:(1)Si替代石墨量在5%～10%之间,试样的抗热震性基本保持不变,替代量大于10%以后试样的抗热震性下降.(2)Si/Al替代石墨量为10%时,改变Si/Al比例对试样抗热震性的影响不大.(3)适量Si,Si/Al基本保持Al2O-C材料抗热震性的原因是原位生成非氧化物.     

锆铬刚玉砖中Al203分析方法的探讨

叙述了通过717强碱阴离子交换树脂分离铬，采用控制酸度使锆与铝分离，然后用苦杏仁酸掩蔽钛，再加过量EDTA，在弱酸性溶液中铝与EDTA络合，以二甲酚橙为指示剂，用氟化铵置换—EDTA络合滴定法测得Al203量的过程，论证了这种测定方法的准确性和可行性。     

Si粉加入量对刚玉制品性能、组成和结构的影响

以电熔白刚玉和α-Al2O3微粉为原料,固定骨料质量分数为65%,基质质量分数为35%,调整基质组成,研究了在刚玉制品中分别加入质量分数为2%、5%、8%和14%的Si粉对1500℃埋炭烧后试样的常温物理性能、高温性能、物相组成和显微结构的影响,分析了1000～1500℃烧后刚玉制品的物相变化。结果表明:加入Si粉的试样烧后微膨胀,常温和高温强度明显提高,尤其是1400℃的高温抗折强度最高可提高近1.5倍;抗热震性显著提高,1100℃水冷1次后强度保持率从22.58%最高提高到80.65%。性能提高的主要原因是Si粉在埋炭条件下与碳反应生成SiC,填充在刚玉骨架结构中,起强化作用。Si粉的较佳质量分数为5%～8%。试样在加热过程相变化的研究结果表明:SiC的生成在1200℃已较明显,在1400℃反应基本完成。     

加入Si粉对Al2O3-SiAlON复合材料性能的影响

为了研究加入Si粉对Al2O3-SiAlON复合材料的烧结、高温力学性能、物相组成和显微结构的影响,以电熔白刚玉(3~1 mm、≤1 mm和≤0.043 mm)、矾土基β-SiAlON(≤0.074 mm)和Si粉(d50=19.71μm)为主要原料,配制成Si粉加入量(质量分数)分别为0、2%、5%、8%和11%的5种试样;以纸浆为结合剂,经混练、成型、烘干和1 500℃保温3 h埋炭烧成后,测量试样的质量变化率、线变化率、显气孔率、体积密度、常温耐压强度、常温抗折强度、埋炭条件下的热态(400~1 400℃)抗折强度、应力-应变特性和抗热震性,并进行了XRD、SEM和EDS分析。研究显示:加入Si粉可以降低材料的显气孔率,提高材料常温强度尤其是高温抗折强度,改善材料的抗热震性;加入Si粉的试样在1 500℃埋炭煅烧过程中,单质Si转化为纤维状SiC和颗粒状SiAlON等非氧化物,对试样起到增强、增韧作用,有利于提高材料的高温力学性能和抗热震性。     

Mechanical properties and microstructure of Al2O3-SiCw ceramic tool material toughened by Si3N4 particles

Al₂O₃-SiC_w toughened ceramic tools play vital role in high-speed machining of nickel-based superalloys due to their superior mechanical properties. Herein, owing to synergistic toughening mechanism, α-Si₃N₄ particles are employed as reinforcement phase into Al₂O₃-SiC_w ceramic composite to optimize mechanical properties of Al₂O₃-SiC_w ceramic tools. Moreover, the influence of Si₃N₄ content and sintering parameters on microstructure and mechanical properties of Al₂O₃-20 vol%SiC_w ceramic tool material is systematically investigated. Results reveal that appropriate amount of Si₃N₄ particles is required to effectively increase the density of Al₂O₃-SiC_w ceramic composites. The presence of Si₃N₄ particles leads to formation of novel β-sialon phase during hot-press sintering, which effectively enhances fracture toughness and flexural strength of Al₂O₃-SiC_w ceramic composites. It is observed that grain size of newly formed β-sialon phase is extremely sensitive to hot-pressing sintering conditions. The degree of chemical transformation of α-Si₃N₄ into Si_6-zAl_zO_zN_8-z (β-sialon) and z-value of Si_6-zAl_zO_zN_8-z are significantly influenced by sintering temperature. Overall, Al₂O₃-20 vol%SiC_w-15 vol%Si₃N₄ ceramic tool material, with 1.5 vol%Y₂O₃-0.5 vol%La₂O₃-0.5 vol%CeO₂ (YLC) sintering additive, rendered optimal mechanical properties after sintering at 1600 °C under 32 MPa for 30 min. Improved mechanical performance can be ascribed to synergistic toughening and strengthening influence of whiskers and particles.     

Influences of Al and Si Powders on Microstructure and Hot Mechanical Properties of Al2O3-C Slide Plates

The basic formulation of Al2O3- C slide plates was65%( in mass,the same hereinafter) white fused corundum particles,25% white fused corundum fines,6% active α-Al2O3 micropowder,4% carbon black and flake graphite, and additional 4% phenolic resin.Based on this formulation,3% Al powder,3% Si powder,and 3% Al + 3% Si powder were used to substitute equivalent white corundum fines to improve the hot mechanical properties of Al2O3- C slide plates. The specimens with dimensions of 140 mm × 25 mm × 25 mm were pressed at 150 MPa,dried at 200 ℃ for 24 h,and hot treated at 1 400 ℃ for 3 h in carbon embedded condition. Then hot modulus of rupture and thermal shock resistance of the specimens were tested and the phase compositions and microstructure were analyzed. The results show that specimen with 3% Al powder has the higher hot modulus of rupture but lower residual modulus of rupture after thermal shock than the specimen with3% Si powder; the specimen with 3% Al + 3% Si powders exhibits the highest hot modulus of rupture and the best thermal shock resistance; the change of mechanical property is closely related with the in-situ formed nonoxides: AlN in the form of bars is formed in specimens with Al powder; fibrous SiC whiskers are formed in specimens with Si powder; in the specimens with both Al and Sipowders,besides AlN and SiC whiskers,hexagonal tabular SiAlON is in-situ synthesized,which interlocks with each other.     

添加物对高铬耐火材料结构与性能的影响

研究了Al2 O3和ZrO2 对水煤浆加压气化炉用高铬耐火材料结构与性能的影响。结果表明 :Al2 O3能有效提高高铬材料的致密化程度 ;适量的ZrO2 能够明显地改善高铬耐火材料的抗热震性能。颗粒与基质比较紧密的结合 ,粒状和环状(Cr,Al) 2 O3固溶体的共存 ,以及增韧相ZrO2 均匀分布的显微结构特征 ,都是高铬耐火材料具有较好综合性能的内在因素。     

氧化铝微粉与减水剂对刚玉质浇注料施工性能的影响

研究了减水剂(包括六偏磷酸钠和萘系、三聚氰胺类及聚羧酸盐类3类减水剂)、氧化铝微粉(包括烧结氧化铝微粉和活性氧化铝微粉)对纯铝酸钙水泥结合刚玉质浇注料的流动性能和力学性能的影响。结果表明:1)氧化铝微粉的平均粒度对浇注料的流动度有较大的影响,在一定范围内,粒度越粗,浇注料的初始流动性越小,可工作时间越短。2)氧化铝微粉中可溶性碱性氧化物的含量对浇注料的施工性能和可工作时间有一定的影响。3)减水剂既影响浇注料的需水性,还影响浇注料的强度发展,必要时需引入缓凝剂或者促硬剂进行调节。4)综合比较萘系、三聚氰胺类及聚羧酸盐类3类减水剂,以聚羧酸盐类减水剂的减水效果较好。     

烧成温度对高铬砖显微结构的影响

利用扫描电子显微镜分析了 170 0℃、174 0℃、1780℃、182 0℃和 186 0℃烧成后高铬砖的显微结构。结果表明 :高铬砖的烧成温度不是越高越好 ,而是有一个合适的烧成温度 174 0℃。在该烧成温度下制得的高铬砖 ,其基质中的Cr2 O3晶粒尺寸适中 ,基质组织结构致密 ,基质和颗粒结合紧密 ,无裂纹 ,并且其力学性能最佳。     

矾土基电熔锆刚玉对钢包用Al2O3-MgO浇注料性能的影响

以特级矾土熟料(8～5 mm)、电熔亚白刚玉(5～3和3～1 mm)、电熔白刚玉(≤1 mm)为骨料,以白刚玉细粉(<0.088和<0.044 mm)、矾土基电熔锆刚玉(<0.088 mm)、电熔铝镁尖晶石(<0.044 mm)、电熔镁砂(<0.074 mm)、α-Al2O3微粉(≤5 μm)和SiO2微粉(≤3 μm)为基质,骨料与基质质量比为65∶35,固定锆刚玉与白刚玉粉总质量分数为16%不变,以矾土基电熔锆刚玉细粉等量替代白刚玉粉,研究了矾土基电熔锆刚玉粉质量分数(分别为0、4%、8%、12%和16%)对Al2O3-MgO浇注料物理性能及抗渣性的影响,并利用SEM和EDS对渣蚀后的试样进行显微结构及微区元素分析.结果表明:(1)矾土基电熔锆刚玉可以促进Al2O3-MgO浇注料的烧结,从而改善浇注料的常温物理性能;(2)矾土基电熔锆刚玉的引入对Al2O3-MgO浇注料的抗热震性影响不大;(3)矾土基电熔锆刚玉的引入对Al2O3-MgO浇注料的高温抗折强度和抗渣侵蚀性略有负面影响,这主要和矾土基电熔锆刚玉中的杂质在高温下生成液相有关.