纳米Al2O3对刚玉质耐火材料结构和性能的影响

在以板状氧化铝、电熔白刚玉、烧结氧化铝微粉为主要原料的刚玉质耐火材料中通过机械混合法和前驱体(铝溶胶)法引入0、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%(质量分数,下同)的纳米Al2O3,混练均匀后,以180MPa的压力压制成125mm×25mm×25mm的试样,于120℃干燥12h后,在硅钼棒电炉中于不同温度(1400℃、1500℃、1600℃和1650℃)下保温4h烧成,然后测定烧成后试样的体积密度、显气孔率、常温抗折强度和高温抗折强度,并采用SEM分析烧成后试样的显微结构。结果表明:以前驱体法引入纳米Al2O3对材料性能的优化效果明显好于机械混合法;在相同的工艺条件下,加入1.5%的纳米Al2O3对提高烧成试样的体积密度、常温抗折强度和高温抗折强度作用最明显;当纳米Al2O3加入量超过1.5%时,烧成试样的强度迅速降低。     

纳米Fe2O3对镁铬耐火材料烧结及力学性能的影响

在镁铬耐火材料中添加纳米Fe2O3,研究了它对镁铬耐火材料烧结性能与常温力学性能的影响.结果发现,在相同的工艺条件下,加入1%(外加)的纳米Fe2O3即可使镁铬砖的烧成温度降低150℃左右,并在相同烧成温度下能使试样的常温抗折强度和耐压强度大幅度提高.分析认为,在镁铬耐火材料中添加少量纳米级Fe2O3,可促进MgO-FeO固溶体中Cr3+和Al3+含量的提高,增强镁铬砖的直接结合程度,从而提高其力学性能.     

纳米NiO掺杂Carbores'P对Al2O3-C耐火材料力学性能的影响

为提高低碳铝碳耐火材料的力学性能,以≤1 mm的棕刚玉、Si粉和Carbores’P为原料,外加纳米NiO为催化剂,制备Al2O3-C基质试样,利用XRD、SEM、激光拉曼光谱研究纳米NiO对Carbores’P炭化产物的影响。以棕刚玉(粒度为5~3、3-1、≤1 mm)、电熔白刚玉粉、Si粉、鳞片石墨、Carbores’P、纳米NiO为原料制备低碳Al2O3-C试样,研究纳米NiO掺杂Carbore’P对试样力学性能的影响。结果表明:1400℃埋碳热处理后,添加纳米NiO能提高基质的石墨化度,促进碳纳米管和SiC晶须的生成;正是由于它们的生成,提高了Al2O3-C试样的致密度、常温强度和断裂前的位移量,使试样韧性增强。     

硅溶胶对莫来石结合刚玉质耐火材料力学性能的影响

以板状刚玉为骨料,莫来石为结合相,采用反应烧结工艺制备莫来石结合刚玉质耐火材料.以SiO2微粉作为合成莫来石的硅源,并尝试引入硅溶胶,以其部分取代SiO2微粉,旨在提高复相耐火材料的力学性能.结果表明:引入硅溶胶能促进莫来石合成,使显微结构更均匀致密,显著提高了材料强度和高温抗蠕变性.1 550℃烧成时,以硅溶胶取代4%(质量分数,下同)SiO2微粉作硅源制备的样品比以SiO2微粉作硅源制备的样品,其常温和高温抗弯强度分别提高40.16%和29.92%;1 650℃烧成时,前者比后者高温抗蠕变率降低71%.载荷-变形测试结果显示:莫来石结合刚玉质耐火材料常温断裂过程为渐进式,引入硅溶胶,在一定程度上提高了材料常温断裂韧性.     

烧结温度对Al2O3＋WC陶瓷强韧性的影响

采用不同常压烧结（ＣＰ）温度制备了Ａｌ２Ｏ３＋ＷＣ复合陶瓷材料。利用扫描电镜（ＳＥＭ）、Ｘ－射线衍射,能谱分析（ＥＤＡＸ）等手段和三点弯曲,单边切口梁等力学方法研究了该材料的组织结构、力学性能及增韧机制。结果表明,１６００℃烧结Ａｌ２Ｏ３＋ＷＣ陶瓷各相结合致密、分布均匀且晶普微细,其断裂形式为沿晶断裂,室温断裂强度为５２０ＭＰａ;断裂韧性为６．２ＭＰａ·ｍ＾１／２,第二相ＷＣ弥散分布细化了基本晶粒     

纳米Al_2O_3和Cr_2O_3对镁铬材料烧结与力学性能的影响

利用纳米粉的粒径小及活性高等特性,在镁铬材料中加入不同质量分数(分别为2%、4%、6%)的纳米A l2O3或纳米Cr2O3粉体,研究了这两种纳米粉取代相应的微粉后对不同温度烧成的镁铬耐火材料烧结与力学性能的影响。结果表明:适量地用纳米粉体取代相应微粉可有效改善镁铬材料的烧结,提高其常温与高温力学性能,且烧成温度越低,纳米粉对镁铬材料性能的提高作用越明显;在本试验的镁铬材料的颗粒级配条件下,两种纳米粉的加入质量分数均以4%为最佳;纳米A l2O3的加入能降低镁铬质耐火材料的烧结温度,加入4%质量分数的纳米A l2O3可降低约100℃。     

Al2O3添加量对Y—TZP陶瓷烧结及力学性能的影响

研究了Ａｌ２Ｏ３添加量对Ｙ－ＴＺＰ陶瓷烧结及力学性能的影响，结果表明，微量Ａｌ２Ｏ３可固溶于ＺｒＯ２中而提高材料致密度，使Ｙ－ＴＺＰ的强度、耐磨性等力学性能也同时得到提高，过量Ａｌ２Ｏ３处ＺｒＯ２晶界上阻碍致密化，２０ｗｔ％Ａｌ２Ｏ３，１５５０℃，４ｈ未能烧结，使各项力学性能明显下降。     

纳米Al2O3对3Y-ZrO2陶瓷性能的影响

研究了纳米Al2O3添加剂对3Y—ZrO2陶瓷材料烧结和力学性能的影响。实验结果表明：添加纳米Al2O3（0．5mol％～2mol％）可以促进3Y—ZrO2的烧结，并提高材料的抗弯强度和断裂韧性。在1450℃下烧成的添加0．5mol％纳米Al2O3的3Y—ZrO2具有最高的强度和韧性值，分别为620MPa和13．9MPa·m^1/2，比纯3Y-ZrO2的最高强度和韧性（1500℃烧成试样）分别提高了11％和16％。     

Al2O3对CaO烧结过程的作用

在较低温度下(≤1600℃)，将添加Al2O3的高纯石灰石在不同煅烧温度下制得了CaO烧结熟科。考察了煅烧温度、保温时间及不同的Al2O3添加量对CaO烧结的作用。试验结果表明，Al2O3的加入使CaO在煅烧过程中得到发育良好的晶粒和撮低的显气孔率。在高于1500℃煅烧的试样中，显气孔率与保温时间之间呈对数关系，这种烧结熟料良好的抗水化性能在于其级低的显气孔率和发育良好的CaO晶粒自身水化活性的降低。     

Effect of sintering temperature on mechanical properties of magnesia partially stabilized zirconia refractory

The optimized sintering conditions for a 3.5 wt% magnesia partially stabilized zirconia (Mg-PSZ) refractory were proposed in our recent research. The influence of the sintering temperature on the development of phase composition, microstructure, densification, thermal expansion and mechanical strength was studied in detail by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), He-pycnometer, high temperature dilatometry and three-point bending test. The samples sintered at 1670 °C had the highest bend strength, the maximum densification, the lowest thermal expansion coefficient (CTE), a homogeneous microstructure and a linear change in thermal expansion.     

烧成温度和ZrO2含量对镁锆制品烧结性能的影响

以烧结镁砂和锆英石为原料,按烧结镁砂与锆英石的质量比分别为8812,8515,8020,7723进行配料,成型后在110 ℃下保温24 h干燥,然后分别在1550 ℃、1600 ℃、1650 ℃、1730 ℃下保温3 h烧成,采用扫描电镜和能谱分析及XRD分析方法,研究了烧成温度和锆英石加入量对镁锆制品烧结性能的影响.结果表明随着锆英石加入量的增加和烧成温度的提高,镁锆制品的理化性能也逐渐提高,当锆英石的加入量为20%(即ZrO2含量为12%),烧成温度为1650 ℃时,镁锆制品的理化性能最佳,MgO与SiO2反应形成的镁橄榄石相(M2S)最多,ZrO2则多以t-ZrO2形式存在于MgO颗粒的周围,还有一小部分与MgO形成固溶体.     

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.     

加入纳米碳酸钙对铬刚玉浇注料力学性能的影响

以板状刚玉、氧化铝微粉、氧化铬微粉(平均粒径<5μm)、铝酸钙水泥(Secar 71)、商品纳米碳酸钙(平均粒径<100 nm)为主要原料,FS10为减水剂,制备了不同纳米碳酸钙加入量(0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1%)的铬刚玉浇注料试样,测定了其经1 000及1 600℃热处理后的显气孔率、体积密度和强度,并用扫描电子显微镜(SEM)观察了材料的微观结构。结果表明,在减水剂加入量一定时,随纳米碳酸钙加入量的增大,浇注料的流动性显著下降,显气孔率逐渐升高,冷态和热态强度逐渐降低;在浇注料流动值基本一致的情况下,随纳米碳酸钙加入量的增大,浇注料的显气孔率明显增大,但其冷态和热态强度皆逐渐提高,这主要是由于纳米碳酸钙在高温下分解产生的CaO和结构中的A l2O3原位反应形成铝酸钙物相的缘故。     

Enhanced mechanical and sintering properties of MgO-TiO2 ceramic composite via digital light processing

In this work, MgO was applied to modify the titania ceramic slurry, which could realize the high-quality DLP printing of titania ceramic by promoting the grain growth during sintering. Combining the phase and element analysis, it was revealed that the reduced stress concentration and improved mechanical property were attributed to the formation of MgTi₂O₅ in solid-state reaction between MgO and TiO₂. When MgO content increased beyond 10 wt.%, the microstructure pinning effects showed a negative impact on ceramic grain growth. Among all the samples, 5%MgO/TiO₂ has exhibited the best bending strength of 71.9 MPa and the densification of 85%, while its sintering temperature reduced by 200 °C. Meanwhile, the compressive property of representing porous TiO₂ samples reached 18.2 MPa, which was similar to those of porous ceramics produced by conventional manufacturing routes. Overall, MgO-TiO₂ composite ceramic prepared in this study have potential application in field of monolithic catalysts and tissue engineering scaffold.     

中频感应炉用刚玉质干式捣打料烧结性的研究

分析了某进口刚玉质干式捣打料的化学组成、粒度组成及相组成 ,对比研究了该干式捣打料与添加不同烧结剂的自配试样的烧结性能。结果表明 :此种刚玉质干式捣打料不能单纯追求高强度 ;烧结剂以高温烧结剂为宜 ,加入量不能太高 ,烧结层的扩展和强度的升高应缓慢进行 ,这样才有利于提高材料的使用寿命     

Low-temperature sintering of coarse alumina powder compact with sufficient mechanical strength

Coarse alumina powder compacts doped with various amounts of titania and copper oxide were pressurelessly sintered from 900 °C to 1600 °C. Their phase assemblages and microstructural evolution, as well as their properties, were investigated by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), differential scanning calorimetry/thermogravimetric (DSC/TG) analysis, and three-point bending and wetting test. The role of TiO₂ and CuO during the sintering is discussed in detail. The experimental results show that the liquid phase from the copper oxide appeared at approximately 1200 °C, so the solid-state reaction between alumina and titania took place at a lower temperature. Such solid state-reaction sintering had a strong impact on the grain growth and greatly promoted the densification of the alumina compact. In addition, the liquid phase inhibited the abnormal grain growth and microcracking. As a result, the coarse alumina powder compacts doped with 5 wt% TiO₂–CuO were fully densified and exhibited sufficient flexural strength (342±21 MPa) when sintered at a temperature of 1450 °C for 2 h.