耐火材料的MgAlON晶须结合

RH脱气炉用无铬化的方镁石-尖晶石-Al不烧砖具有优越的力学特性和抗渣渗透性,在极其苛刻的使用条件下成功取代传统的镁铬砖。与传统的陶瓷结合不同的是,方镁石-尖晶石-Al不烧砖使用后呈现微米级柱状MgAlON晶须相互交织、浓密网状分布的结合基质。为建立和完善晶须结合的概念,归纳了耐火材料中晶须结合的特征,晶须形成的机制和条件,晶须增强和晶须结合的不同之处。     

MgAlON及MgAlON结合MgO材料烧结性能研究

以电熔镁砂细粉和颗粒、煅烧α-Al2O3微粉及金属铝粉为原料,在高纯氮气中烧成制备MgAlON及MgAlON结合MgO材料,并研究了化学反应引起的体积膨胀、氧化物挥发和保温温度(1450、1550、1650℃)对MgAlON及MgAlON结合MgO材料烧结的影响。结果表明:(1)在烧成过程中,形成过渡相MgAl2O4是引起MgAlON和MgAlON结合MgO试样体积膨胀的主要原因;(2)在低氧分压和高温条件下,MgAlON和MgAlON结合MgO试样的质量损失主要是由MgO挥发引起的;(3)对于MgAlON试样,高温(≥1550℃)烧成时显著的体积收缩使试样具有较高的密度和高强度;(4)对于MgAlON结合MgO试样,高温(≥1450℃)烧成时显著的体积膨胀和MgO大量挥发导致了试样的低密度和低强度。     

MgO—C耐火材料中石墨相的氧化动力学

树脂结合的ＭｇＯ－Ｃ石墨耐火材料的脱碳是砖衬在使用性能中最重要的参数之一，这一性能在空气环境中于１０００－１４００℃温度下曾运用动力学进行过研究，该作用是以氧燃烧碳作为主要碳化机理。通过气体分析测定随反应时间而的ＣＯ变成ＣＯ２的量，从而得到碳的燃烧率。由氧化动力学推导出使用的一种数学模型已使试验的结果合理化，其中外部大气中的氧向砖内部的扩散率是主要的。     

MgAlON结合镁质和尖晶石质材料的烧结性能

以镁砂或尖晶石为骨料,以Al-Al2O3 -MgO混合粉为基质料,采用氮化烧结法制成MgAlON结合镁质和尖晶石质复合材料,研究了烧成温度和基质料中Al2O3、Al比 (质量比,下同 )和Al2O3、MgO比对试样烧结性能的影响。研究表明:以尖晶石为骨料的试样的烧结致密化程度随烧成温度的升高而提高,但以镁砂为骨料的试样在 1400℃时烧结致密化程度最差;随着基质料中Al2O3、Al比的提高,以镁砂为骨料的试样的烧结致密化程度基本上呈增加趋势,以尖晶石为骨料的试样的烧结致密化程度则基本上呈下降趋势;当基质料中Al2O3、MgO比为 2. 33时,以镁砂为骨料的试样的烧结致密化程度最差,而以尖晶石为骨料的试样的烧结致密化程度随着基质料中Al2O3、MgO比的提高而降低。     

含氮化物复合结合剂的刚玉耐火材料

高炉炉身下部的耐火材料里衬由于一系列因素(其中包括强碱、高炉炉渣、炉料的研磨、还原性气体)的作用,使其使用条件恶劣。因此,炉衬下部早期就开始损坏,因而必须进行Ⅱ类修理。为了延长这部分炉衬的使用寿命,开始应用碳化硅耐火材料。独联体各国在高炉炉身下部采用—42、—41和—39牌号高密度粘土质耐火材料。     

凝胶注模成型制备刚玉-尖晶石耐火材料

以板状刚玉颗粒和富铝尖晶石细粉为主要原料 ,以含丙烯酰胺 (AM)、N ,N’ -亚甲基双丙烯酰胺 (MBAM)和分散剂AN - 2 0 0 0的水溶液为预混液 ,制备出临界粒度为 3mm ,固相体积分数为 80 %的刚玉 -尖晶石混合浆料 ,加入引发剂过硫酸铵(APS)和催化剂N ,N ,N’ ,N’ -四甲基乙二胺(TEMED)快速搅拌混合 15s后注入钢模中 ,于 4 0℃引发凝胶反应 ,脱模后于湿度不低于 5 0 %的环境中干燥 4 8h ,再于 110℃干燥 2 4h ,然后在空气中于5 30℃以上排胶 ,再经 16 0 0℃保温 2h烧成。结果表明 :坯体的干燥强度达 11.6MPa ;烧成后试样的体积密度为 3.0 6g·cm-3 ,显气孔率为 16 .5 % ,耐压强度为 72 .5MPa ;烧成后试样基质中除了极少量的刚玉相外 ,其余的全为尖晶石相 ,在制备过程中没有被污染。     

原料性能对镁碳耐火材料的显微结构和性能的影响

ＭｇＯ－Ｃ耐火材料的性能主要取决于ＭｇＯ，石墨和抗氧化剂如金属铝的性能，在本文中，论述了用不同粒度的ＭｇＯ，石墨和Ａｌ，并按重量配比制成不同的耐火材料，研究如强度，抗氧化性等与显微结构有关耐火材料的性能。     

添加剂对MgAlON材料抗氧化性能的影响

MgAlON材料较易被氧化 ,研究了几种抗氧化剂的作用。结果表明 :B4 C和SiC的效果最好 ,它们氧化后分别生成B2 O3、SiO2 及其化合物 ,填充于材料气孔 ,起着保护作用 ,使得MgAlON材料的氧化性质由连续性变成保护性     

MgAlON对碳结合制品性能的影响

采用合成MgAlON部分或全部取代铝碳砖和铝镁碳砖中的基质部分 ,并测试其对材料密度、强度、抗氧化性和抗渣性能的影响。结果表明 :在铝碳和铝镁碳耐火制品中加入MgAlON后 ,体积密度上升 ,耐压强度提高 ,抗氧化性能改善 ,抗渣性能略有降低但仍保持较好水平     

ZrB_2-刚玉莫来石复合材料氧化动力学的研究

推导了复合材料的氧化动力学模型,并用实验数据予以验证。找出了刚玉莫来石对ZrB2材料抗氧化性的影响规律,并对材料的氧化表面及氧化断口的显微结构进行了分析。     

Mn对Al2O3-ZrO2-C耐火材料抗氧化性的影响

固定主要原料烧结板状刚玉、锆莫来石、石墨,添加剂Al粉、Si粉以及结合剂热固性酚醛树脂等的加入量,加入不同量的Mn配制成Mn、C质量比不同的Al2O3-ZrO2-C试样,埋炭烧成后检测各试样的抗氧化性.结果表明试样的氧化层厚度先随Mn加入量的增加(即Mn与C质量比的增大)而减小,即抗氧化性提高;至Mn与C质量比为14时,氧化层厚度最小,即抗氧化性最佳;当Mn含量继续增加时,氧化层厚度又开始增加,即抗氧化性降低.     

Si-B4C复合抗氧化剂对MgAlON材料高温氧化行为的影响

研究了Si-B4C复合抗氧化剂对MgAlON材料高温氧化行为的影响.通过对氧化后试样脱色层的厚度、相组成、氧化产物中尖晶石相的晶格常数及显微结构的研究发现,该复合抗氧化剂能显著改善MgAlON材料的高温抗氧化性能.抗氧化机理在于在相对较低的温度(1100℃以下)下,SiO2和B2O3作用形成低粘度、低挥发性、低氧扩散系数的硼硅酸盐玻璃而有效地封闭气孔和裂纹;在较高温度下,硼硅酸盐玻璃中的SiO2和B2O3又能和MgAlON氧化产物中的α-Al2O3作用,形成由莫来石和Al18B4O33构成的致密氧化物层,有效阻挡外界的氧向试样内部扩散.     

Preparation and ladle slag resistance mechanism of MgAlON bonded Al2O3 -MgAlON-Zr2Al3C4-(Al2CO)1-x(AlN)x refractories

MgAlON bonded Al₂O₃-MgAlON-Zr₂Al₃C₄-(Al₂CO)_1-x(AlN)_x refractories were prepared at high temperatures from 1300?℃ to 1600?℃ in N₂-flowing based on the design of Al-AlN core-shell. The refractory prepared at 1500?℃ was chosen to conduct the ladle slag resistance test at 1600?℃ in air. All the refractories are composed of MgAlON, Zr₂Al₃C₄, (Al₂CO)_1-x(AlN)_x and Al₂O₃. The ladle slag resistance test for the chosen refractory presents a good result and there exist two different reaction layers —— the reacted slag layer and the spinel solid solution layer. The reacted slag layer consists of spinel solid solution, Ca-ZrO₂ and gehlenite/gehlenite solution, where the formation of those phases has changed the chemical composition and phase composition of the original ladle slag. The compact spinel solid solution layer forms by the decomposition of MgAlON into rich-Al₂O₃ spinel and the incorporation of Mn²⁺ and Fe^2+/3+ into rich-Al₂O₃ spinel, which plays an important role in slag penetration resistance.     

Preliminary investigations of the production of MgAlON bonded refractories

The aim of the work was to find an appropriate composition for the formation of MgAlON bonding phase for Al₂O₃ and MgO based refractories. The first step was the preparation of pure MgAlON. AlN and Al₂O₃ were used as starting powders and either MgO or MgAl₂O₄ was added as a source of magnesium. The results verified the possibility to produce MgAlON under the prevailing conditions. Afterwards, MgAlON bonded alumina and magnesia refractories were investigated. The obtained results confirmed the possibility of the production of MgAlON bonded alumina refractories. However, in the case of magnesia-based samples MgAlON was not formed and instead stoichiometric spinel, AlN and alumina rich spinel were detected in the bonding phase. Additionally, the joining between the MgO grains and the matrix was poor with wide gaps on the interface.     

含硼添加剂对白云石炭耐火材料抗氧化与抗侵蚀性的影响

石墨和结合碳的氧化是白云石炭耐火材料在使用中损坏的重要原因之一。本工作研究了４种含硼材料（ＣａＢ６,ＺｒＢ２,Ｂｃ和Ｃｏｌｅｍａｎｉｔｅ）在白云石炭耐火材料中的行为以及作为抗氧化剂的作用,并与ＡｌＭｇ合金的抗氧化效果进行了对比。在白云石炭耐火材料中,含硼添加剂的防氧化效果优于ＡｌＭｇ合金。在高温下形成的硼酸盐熔体（Ｃａ３Ｂ２Ｏ６,Ｍｇ３Ｂ２Ｏ６）延缓或阻止了碳的氧化,从而提高了含炭材料的抗氧化性。同时,也初步研究了这些含硼添加剂与ＡｌＭｇ合金对白云石炭耐火材料抗侵蚀性的影响。结果表明：两种类型添加剂同时使用可显著提高材料的抗渣性。