不同添加剂加入量对Al_2O_3-SiC-C砖性能影响

为进一步提高Al_2O_3-SiC-C砖的性能,以≤5mm的均化矾土料、≤5mm的板状刚玉、≤1mm的碳化硅、0.044mm的α-Al_2O_3微粉和≤0.154mm的石墨等为原料,以酚醛树脂为结合剂制备了Al_2O_3-SiC-C不烧砖。研究了电熔镁砂粉、叶蜡石粉或红柱石粉的加入量(w)皆分别为1%、2%和3%时对试样各项性能的影响,并采用国标对220℃保温24h后试样的各项性能进行检测。结果表明:在Al_2O_3-SiC-C砖中添加少量电熔镁砂粉、红柱石粉、叶蜡石粉可提高试样的高温抗折强度和抗热震性能,加入1%(w)电熔镁砂粉的试样高温抗折强度最大,加入1%(w)红柱石粉的试样抗热震性最好;添加1%(w)电熔镁砂粉可减少熔渣对均化矾土的侵蚀,明显提高试样的抗渣侵蚀性能。综合考虑,加入1%(w)电熔镁砂粉的试样性能最佳。     

ZrB_2对Al-Si复合Al_2O_3-C材料高温力学性能的影响

以板状刚玉、α-Al2O3微粉、Al粉、Si粉、ZrB2和石墨为原料,酚醛树脂为结合剂,采用150 MPa压力压制成25 mm×25 mm×145 mm的试样。研究ZrB2加入量(其质量分数分别为0.5%、1%、1.5%、2%)对Al-Si复合Al2O3-C材料高温抗折强度和抗热震性的影响,并分析了试样物相组成和显微结构的变化。结果表明:(1)加入ZrB2质量分数≥1%时,可明显提高200℃烘烤和700℃热处理后试样的高温抗折强度和抗热震性;加入ZrB2对1 500℃烧后试样的高温抗折强度和抗热震性影响不大。(2)加入ZrB2后AlN和SiC生成量明显增加,晶体发育良好,形成连续交叉连锁的网络结构,对材料增强、增韧作用显著,有利于提高材料的高温强度和抗热震性。     

氮化硅-氧氮化硅复合粉对Al_2O_3-SiC-C铁沟料性能的影响

为了进一步提高Al_2O_3-SiC-C出铁沟浇注料的性能并降低其生产成本,在其中加入质量分数分别为0、2%、4%、6%、8%的氮化硅-氧氮化硅复合粉等量替代其中的碳化硅粉,加水搅拌均匀后,检测料浆的流动性,再经浇注成型、养护、烘干、不同温度(800、1 100和1 450℃)热处理等程序制成浇注料试样,然后检测浇注料试样的线变化率、显气孔率、体积密度、常温抗折强度、热态抗折强度和抗渣性,并采用XRD分析浇注料试样的物相组成。结果表明:1)加入氮化硅-氧氮化硅复合粉后,Al_2O_3-SiC-C出铁沟浇注料的初始流动值减小,烧后线变化率、显气孔率、体积密度、常温抗折强度和热态抗折强度变化不大,抗高炉渣侵蚀性提高。2)综合考虑,氮化硅-氧氮化硅复合粉的最佳加入量为4%(w)。     

纳米MgO添加量对Al_2O_3-ZrO_2材料烧结性能的影响

为了改善Al_2O_3-ZrO_2材料的烧结性能和力学性能,在Al_2O_3-ZrO_2材料配料中添加不同量(质量分数分别为0、0. 25%、0. 5%、0. 75%、1%和1. 25%)的纳米MgO,经成型、干燥、1 550℃保温3 h烧后,检测试样的烧后线变化率以及烧后试样的体积密度、显气孔率、吸水率、常温耐压强度、常温抗折强度和高温抗折强度,并进行XRD和SEM分析。结果表明:1)添加纳米MgO可促进Al_2O_3-ZrO_2材料的烧结致密化,并改善其力学性能。当纳米MgO添加量为1%(w)时,Al_2O_3-ZrO_2材料的综合性能较佳,试样的体积密度、显气孔率、吸水率和线收缩率分别为3. 34 g·cm-3、18. 7%、5. 9%和7. 6%,常温耐压强度、常温抗折强度和高温抗折强度分别为251、81. 0和24. 0 MPa。2)纳米MgO对Al_2O_3-ZrO_2材料烧结致密化和力学性能的提高归因于MgO和ZrO_2形成有限固溶体时于ZrO_2晶体中引入的缺陷促进了Zr~(4+)的扩散速率,以及亚稳态t-ZrO2发生应力诱导相变时对基体材料产生的强化作用。     

加入Al粉和Si粉对低碳MgO-Al_2O_3-C材料性能的影响

以电熔镁砂、电熔镁铝尖晶石及鳞片石墨为原料,以酚醛树脂作结合剂,在MgO-A l2O3-C材料中加入A l粉和Si粉,混练后在180 MPa压力下成型,185℃12 h热处理,制成了加入4.5%质量分数A l粉、0~3.5%质量分数Si粉的AS系列试样和同时加入2%质量分数石墨的ASC系列试样,研究了试样的常温物理性能、高温抗折强度、抗热震性及其相组成和显微结构。结果表明:(1)AS系列中,仅加入4.5%A l粉试样的高温抗折强度从未加A l粉的3.0 MPa提高到22.3 MPa,热震后抗折强度保持率从60%提高到77%;再加入1.5%Si粉后,高温抗折强度提高到27.9 MPa,热震后抗折强度保持率提高到79%;(2)加入A l粉、Si粉和石墨的ASC系列试样的高温抗折强度略高于AS系列试样的,热震后抗折强度保持率在71%~75%之间;(3)这类复合材料具有良好的热态强度和抗热震性的原因为:A l粉、Si粉在埋炭加热过程中与C、N2原位生成针状A lN和SiC等非氧化物,填充、穿插在方镁石和尖晶石骨架中,起到增强、增韧的作用。     

石墨加入量对Al_2O_3-SiC-C不烧制品性能的影响

为了研究石墨加入量对Al_2O_3-SiC-C不烧制品性能的影响,以w(Al_2O_3)95%、粒度3~1和≤1 mm的电熔棕刚玉,w(SiC)≥98.5%、粒度≤1和≤0.088 mm的碳化硅,w(C)≥95%、粒度为0.15 mm的石墨,以及Al粉、Si粉为主要原料,采用热固性酚醛树脂为结合剂,经高速混练15 min后,以150 MPa压力压制成坯体试样。将各坯体试样在60℃干燥6 h,然后在120℃干燥6 h,最后于180℃干燥12 h制备了Al_2O_3-SiC-C不烧制品。采用国家标准检测材料常温物理性能和高温力学性能,采用对比方法检测了材料的抗氧化性和抗侵蚀性。结果表明:1)当石墨加入量(w)由6%增加至18%时,试样的显气孔率、体积密度和常温力学性能均呈下降趋势;高温抗折强度先上升后下降,在石墨加入量(w)为9%时达最大值;2)随石墨加入量增加,抗热震性略有增加;3)石墨加入量为9%(w)时抗侵蚀性最佳,继续增加石墨加入量,抗侵蚀性下降;4)随着石墨加入量的增加,试样的抗氧化性能明显下降。     

纳米Al_2O_3对刚玉质浇注料性能的影响

为了改善刚玉质浇注料的强度和抗热震性能,以板状刚玉、富铝尖晶石粉、活性α-Al_2O_3微粉、ρ-Al_2O_3微粉、铝酸钙水泥(CA670)和纳米Al_2O_3为主要原料,研究了引入不同量纳米Al_2O_3(外加质量分数分别为0、1%、2%和3%)对刚玉质浇注料显微结构及其性能的影响。结果表明:纳米Al_2O_3的加入促进试样中温下CA2相的生成和较低温度(1 300℃)下CA6相的形成;引入的纳米Al_2O_3与水泥中的CaO反应生成片状的CA6相在基质结构内部交叉穿插,减小了颗粒间的间隙;随着纳米Al_2O_3加入量的增加,浇注料的需水量和显气孔率逐渐增加,常温抗折强度、耐压强度和高温抗折强度先增加后降低;试样经5次热震循环后,未添加纳米Al_2O_3试样的弹性模量衰减幅度最大,且添加纳米Al_2O_3试样的弹性模量衰减幅度明显小于未添加纳米Al_2O_3试样的。综合考虑刚玉质浇注料的各项性能,纳米Al_2O_3的适合加入量(w)为2%。     

MgO细粉加入量对Al_2O_3-Al-C不烧滑板材料性能的影响

以板状刚玉颗粒与细粉、α-Al_2O_3微粉、金属Al粉、MgO细粉和石墨为原料,酚醛树脂为结合剂,在加入4%(w) Al粉基础上,用0. 088 mm的MgO细粉等量替代刚玉粉,研究MgO细粉加入量(质量分数分别为0、1%、3%和5%)对Al复合Al_2O_3-C不烧滑板材料性能、组成和显微结构的影响。结果表明:不加MgO细粉时,金属Al与C和N2反应生成纤维状Al_4C_3和Al N而起增强增韧作用,材料具有较高的高温强度和优良的抗热震性。MgO细粉加入量为1%(w)时,材料保持较高的高温强度和优良的抗热震性,材料中有较多纤维状Al_4C_3和AlN生成。MgO细粉加入量≥3%(w)时,材料的高温强度和抗热震性明显下降,这是由于MgO与基体中Al_2O_3以及Al反应生成的Al_2O_3发生反应生成MgAl_2O_4膨胀,进而产生较多裂纹,同时Al_4C_3和Al N生成量明显降低。但随着MgO细粉加入量的增加,材料的抗氧化性提高,这是由于在试样外层形成MgAl_2O_4致密层,阻碍氧气向材料内部扩散。     

不烧Al2O3-C质耐火材料在水蒸气中的抗氧化性能

对高炉炉身下部用不烧Al2O3-C质耐火材料在水蒸气环境下的抗氧化性能进行了实验研究.通过实验,总结出氧化规律,建立了不烧Al2O3-C质耐火材料的氧化动力学模型.此外,还对氧化前后试样的抗折强度进行了测定和比较.     

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。     

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。     

利用硅切割废砂浆制备Si3N4结合SiC耐火材料

以光伏企业线切割硅产生的废砂浆(其w(SiC)=25％,w(Si)=60％)为主要原料,加入不同比例的SiC粉(废砂浆与SiC粉的质量比为65∶35～35∶65),加无水乙醇球磨、干燥、加PVA造粒后,以10 MPa压力(保压1 min)成型为55 mm×5 mm×5 mm的坯体,在1450℃氮气气氛中烧结制备了Si3N4结合SiC耐火材料,然后检测其常温抗折强度、显气孔率、体积密度,并进行XRD分析.结果表明:烧后试样的常温抗折强度较高,最高达50.2 MPa,但致密度较低,显气孔率在31.20％～35.64％之间;烧后试样中只有SiC和Si3N4两相,单质Si已完全氮化生成了Si3N4.     

ZrC改性石墨对低碳Al2O3-C耐火材料结构与性能的影响

为解决目前低碳Al₂O₃-C耐火材料性能下降、寿命缩短等问题，以Zr粉和鳞片石墨为原料，以NaCl和NaF为熔盐介质，在氩气气氛中于1 000℃保温3 h合成了ZrC改性石墨。然后以电熔白刚玉、α-Al₂O₃粉、Al粉、Si粉、鳞片石墨和ZrC改性石墨为原料，以酚醛树脂为结合剂制备了低碳Al₂O₃-C耐火材料试样。研究了ZrC改性石墨添加量(加入质量分数分别为0、1%、3%、5%)对低碳Al₂O₃-C耐火材料的物相组成、显微形貌、物理性能的影响。结果表明：与仅添加鳞片石墨的试样相比，引入1%～3%(w)的ZrC改性石墨可显著提高低碳Al₂O₃-C耐火材料试样的力学性能，但是当引入5%(w)的ZrC改性石墨时，降低了其性能。添加3%(w)ZrC改性石墨时，试样的力学性能最优，其常温抗折强度和常温耐压强度分别为22.3和97.5 MPa。     

B_4C废料酸洗除Fe_2O_3和Al粉加入量对烧结B_4C制品性能的影响

为了改善以碳化硼除尘废料为主原料的烧结制品的性能,利用硫酸溶液与Fe_2O_3反应生成可溶性硫酸盐的原理对碳化硼除尘废料进行了超声酸洗除Fe_2O_3,经烘干、混料、成型后于1 400℃保温90 min烧成,研究了Al粉加入量(加入质量分数分别为3%、6%、9%、12%和15%)对以除Fe_2O_3后的碳化硼粉末为原料的试样性能的影响以及除Fe_2O_3对碳化硼制品烧结及力学性能的影响。结果表明,酸洗除杂后,碳化硼废料中Fe_2O_3含量由3.43%(w)降低至0.17%(w);随着Al粉加入量的增加,烧后试样的显气孔率先减小后增大,力学性能先提高后降低,当Al粉的加入量为6%(w)时,试样的耐压强度、弹性模量、抗折强度比未经除Fe_2O_3制得的碳化硼制品分别提高了20.96%、11.86%、19.15%;烧结过程中,Al夺取Fe_2O_3中的O生成Al_2O_3,导致Al对B_4C不润湿,降低了碳化硼试样的力学性能。因此,碳化硼除尘废料除Fe_2O_3对其烧结制品性能有良好的促进作用。     

氮化保温时间对原位合成AlON结合MgAl_2O_4-C耐火材料的影响

为了确定制备AlON结合Mg Al_2O_4-C耐火材料的最佳保温时间,以电熔尖晶石、Si粉和鳞片石墨为主要原料,纸浆废液为成型结合剂,在氮气气氛下1 550℃分别保温1、2、3和4 h制备了AlON结合Mg Al_2O_4-C材料,研究了不同保温时间下试样的物相组成、显微结构及性能。结果表明:保温时间对试样中的物相组成无明显影响,主要有Mg Al_2O_4相、AlON相、石墨相、Al N相和Si C相;当保温时间增加到3 h时,AlON的晶体形貌呈现出表面光滑且较为完整的晶体形貌,厚度也相应增加,在试样内部与尖晶石形成化学结合,此时试样的常温和高温强度最高;保温时间为3 h的试样热震后的强度保持率也最高,且在AlON晶粒周围有少量棒状和晶须状的Al N,在试样内部形成了交织的网状结构。     

AlN对Al2O3-C材料性能的影响

采用碳热还原法制备的AlN复合粉(主成分是AlN和Al2O3)部分取代Al2O3-C材料中的Al2O3微粉,研究了AlN复合粉加入量(分别为0、15%和25%)对Al2O3-C材料性能的影响。结果表明:(1)试样的显气孔率随AlN复合粉取代量的增加而增大,体积密度、常温抗折强度随AlN复合粉取代量的增加而减小;(2)AlN复合粉的引入能显著提高Al2O3-C材料的高温抗折强度;(3)添加AlN复合粉的试样经熔钢侵蚀后,在材料表面形成较连续的致密层,有利于提高材料的抗熔钢侵蚀性和冲刷性。     

红柱石加入量对均化矾土基Al_2O_3-SiC-C浇注料性能的影响

为了减小均化矾土基Al_2O_3-SiC-C浇注料在高温使用过程中的收缩,以均化矾土、红柱石、碳化硅、白刚玉细粉、α-Al_2O_3微粉、SiO_2微粉、硅粉、球状沥青、金属铝粉、Secar 71水泥等为原料制备了均化矾土基Al_2O_3-SiC-C浇注料,研究了红柱石颗粒(1~0.2 mm)加入量(质量分数分别为0、3%、5%、7%、9%)对均化矾土基Al_2O_3-SiC-C浇注料常温物理性能、抗热震性和抗渣侵蚀性的影响。结果表明:1)当红柱石加入量为5%~7%(w)时,可改善均化矾土基Al_2O_3-SiC-C浇注料的体积稳定性,并增加其烧后常温强度;2)加入5%(w)的红柱石,可以改善试样的抗热震性和抗渣侵蚀性。     

低碳Al_2O_3–C材料中β-Sialon相的生成及对性能的影响

以板状刚玉、石墨、活性α-Al_2O_3微粉等为主要原料、金属Al粉和单质Si粉为添加剂、酚醛树脂为结合剂,在埋焦炭条件下经1 200和1 400℃热处理制备低碳Al_2O_3–C耐火材料,研究了不同温度下低碳Al_2O_3–C材料中β-Sialon相的生成及对性能的影响。结果表明:1 200℃烧成后,试样中有短柱状AlN、Si_3N_4和SiC晶须等新物相生成;1 400℃烧成后,试样中物相AlN和Si_3N_4消失,有呈晶须及片状的β-Sialon相生成,Si C晶须长径比增加。SiC和β-Sialon等新物相的原位生成,提高了1 400℃烧成后试样的性能,常温耐压强度提高30.38%,达到87.75 MPa,常温抗折强度和高温抗折强度分别提高到20.01和15.69 MPa,弹性模量和载荷位移量都提高12%以上。热震稳定性改善显著,3次热震后常温耐压强度损失仅为8.23 MPa。     

Al-Si复合Al_2O_3-β-SiAlON-C材料加热过程中性能、相组成和显微结构的变化

以电熔白刚玉(≤0.5、≤0.088和≤0.045 mm)、熔融石英(≤0.5 mm)、鳞片石墨(≤0.15 mm)、矾土基β-SiAlON(≤0.088 mm)、Al粉(≤0.074 mm)和Si粉(≤0.074 mm)为主要原料,以热固性酚醛树脂为结合剂,制成25 mm×25 mm×125 mm的Al-Si复合Al2O3-β-SiAlON-C试样,经200℃固化24 h后,分别在800、1 000、1 200、1 400和1 600℃下埋炭(石墨)保温3 h,冷却后测定其体积密度、显气孔率、常温耐压强度、常温抗折强度、高温抗折强度和抗热震性,并进行XRD和SEM分析.结果表明:1)随着热处理温度的升高,Al-Si复合Al2O3-β-siAlON-C试样的显气孔率均下降,体积密度、常温耐压强度、常温抗折强度、高温抗折强度、热震后残余抗折强度均逐渐提高,但其抗折强度保持率在经1 000℃热处理后最高,随后逐渐降低;2)在高温还原气氛的热处理过程中,试样中的Al、Si与C(CO)或N2反应,原位生成了AlN、β-SiC、Al4C3和β-SiAlON等非氧化物,对试样具有填充气孔及增强增韧的作用.     

α-Al2O3微粉加入量对镁铬材料性能的影响

为了提高RH精炼炉用镁铬质耐火材料的使用寿命,以质量分数为80%的电熔镁铬砂(粒度为3~1、≤1、≤0.088 mm)和20%的印度铬矿砂(粒度为≤1和≤0.074 mm)为基础配方,分别用质量分数为2%、4%、6%的活性α-Al2O3微粉(d90=5.376μm)等量取代电熔镁铬砂细粉,外加4%质量分数的亚硫酸纸浆废液为结合剂,经混练、成型、干燥后,分别经1 500、1 600、1 650、1 700和1 750℃热处理,然后检测试样的常温抗折强度、常温耐压强度、烧后永久线变化率、显气孔率、体积密度、高温抗折强度和抗渣性能。结果表明:1)加入α-Al2O3微粉能明显提高试样的常温抗折强度;2)随着α-Al2O3微粉加入量(w)从4%增加到6%,试样的高温抗折强度增加;3)加入6%(w)α-Al2O3微粉可以降低试样的显气孔率,提高其致密度,进而提高试样的综合性能。