采用静滴法评估高温铜/尖晶石和炉渣/尖晶石的交互作用（英文）

在冶金炉渣中,依附在固体尖晶石上的金属熔滴可有效阻止铜在炉渣中的沉积。为了理解这一现象,评估了尖晶石颗粒和铜及与炉渣的交互作用。分别以Pb O-Fe O-Si O_2-Ca O-Al_2O_3-Cu_2O-Zn O合成炉渣、纯铜和Mg Al_2O_4基体代表工业废渣、铜滴和固体尖晶石。用静滴法和显微组织分析研究铜-Mg Al_2O_4和炉渣-Mg Al_2O_4交互作用。另外,采用沉浸实验研究时间对炉渣-Mg Al_2O_4交互作用的影响。结果表明,铜在Mg Al_2O_4上不润湿,然而炉渣在Mg Al_2O_4上润湿并在界面处形成了(Mg,Fe,Zn)(Al,Fe)_2O_4尖晶石交互层,在浸出实验中也观察到了该现象。同时观察到了Mg O和Al_2O_3从尖晶石基体扩散到炉渣中。     

Sc_2O_3对不同尖晶石化镁铝尖晶石的致密化和显微组织的影响（英文）

探讨添加Sc_2O_3对不同尖晶石化镁铝尖晶石的致密化和显微组织的影响。通过致密化研究、物相分析、元素定量分析和显微组织研究对烧结产物的性能进行表征。结果表明:添加Sc_2O_3有利于镁铝尖晶石的致密化,且相对于完全尖晶石化的镁铝尖晶石,Sc_2O_3对促进部分尖晶石化的镁铝尖晶石的烧结作用更显著。在1650°C烧结,Sc_2O_3添加量从0增加到4%(质量分数)时,部分尖晶石化原料的烧结产物的体积密度增加了0.243 g/cm~3,完全尖晶石化原料的烧结产物的体积密度增加了0.14 g/cm~3。与用完全尖晶石化粉末制备的烧结试样相比,以部分尖晶石化粉末为原料的烧结试样样具有更加致密的显微组织。     

方镁石-尖晶石耐火材料在感应炉炉衬上的应用

国外工业先进的国家 ,炼钢用感应炉炉衬已广泛采用电熔镁砂和工业纯刚玉粉。其配比 (质量分数 ,% )为 :2 8.5 Mg O,71.5 Al2 O3 ,经电炉高温熔化 ,形成镁铝尖晶石。再将其破碎、筛分 ,以一定的粒度配比打制成炉衬 ,并经 180 0～ 190 0℃的高温烧结成形。尖晶石作感应炉炉衬的耐火材料 ,其优点是 :耐火度高 (Mg O·Al2 O3 熔点为 2 135℃ ;Mg O· Cr2 O3 的熔点是 :2 2 35℃ )耐激冷激热性能好 ,抗渣浸性好 ,抗压强度高等。材料打结方便。1　镁铝尖晶石的形成在 Mg O- Mg Al2 O4耐火材料系中 ,除含有电熔镁砂和工业纯刚玉粉外 ,通常像…     

烧结工艺对Al_2O_3/透辉石/AlTiB复合陶瓷组织性能的影响

将透辉石和AlTiB中间合金添加到Al_2O_3基体中,采用无压烧结工艺制备了透辉石/AlTiB增韧补强Al_2O_3基陶瓷材料,建立了保温时间对Al_2O_3/透辉石/AlTiB复合陶瓷相对密度影响的预测模型,研究了无压烧结温度和保温时间对透辉石/AlTiB增韧补强Al_2O_3基陶瓷材料力学性能和微观结构的影响.结果表明,所建立的模型较好的预测了保温时间对Al_2O_3/透辉石/AlTiB复合陶瓷相对密度的影响趋势,Al_2O_3/透辉石/AlTiB复合陶瓷最佳烧结工艺为烧结温度1520℃和保温时间180min;烧结工艺对Al_2O_3/透辉石/AlTiB复合陶瓷材料气孔率、晶粒间结合强度、粒径大小和断裂机制等因素产生较大的影响,并由此影响材料的相对密度和力学性能.     

稀土Ce对钎具钢中夹杂物的改质机理研究

通过向钎具钢中加入稀土Ce元素,研究了Ce对钎具钢中镁铝尖晶石和硫化物的改质过程和改质机理。结合SEM和EDS对钢中夹杂物的形貌、组成、数量和尺寸进行分析,采用Thermo-Calc和Factsage 6.3热力学软件对Ce改质尖晶石和硫化物的改质机理以及钢中合适Ce的质量分数进行理论计算。结果表明,稀土Ce对Al_2O_3、Mg Al_2O_4和(Ca,Mn)S都具有很好的改质效果。无Ce添加时,钎具钢中夹杂物以Mg Al_2O_4和(Ca,Mn)S为主;当钎具钢中的稀土含量为0.0078%时,Mg Al_2O_4被改质为Ce-O,(Ca,Mn)S被改质为Ce-S,同时还存在一定量的Ce-O和Mg O共生相,钢中夹杂物的尺寸减小。热力学计算结果表明,钢中不同的Ce含量对应不同的稀土夹杂物(Ce Al O_3、Ce-O)类型。稀土Ce对Mg Al_2O_4的改质顺序为:Mg Al_2O_4→Ce Al O_3+Mg O→Ce_2O_3+Mg O→Ce_2O_3,Factsage 6.3的理论计算结果与实验观察基本吻合。     

高温烧结非稳态含钠铝酸钙矿相转变机理

在CaO、Al_2O_3摩尔比为1.0、Na_2O质量分数为12%和烧结温度为800～1350℃的条件下,研究Na_2O-CaO-Al_2O_3物料的物相转变、晶体稳定性、微观形貌及其与Na_2CO_3溶液的反应活性。结果表明:Na_2O掺杂将促进12CaO·7Al_2O_3向2Na_2O·3CaO·5Al_2O_3的转化;Na~+取代优先生成的12CaO·7Al_2O_3结构中Ca~(2+)位置进一步转化成2Na_2O·3CaO·5Al_2O_3;升高烧结温度有利于12CaO·7Al_2O_3向2Na_2O·3CaO·5Al_2O_3的转化速率,同时也会增大Na_2O的烧损,从而降低2Na_2O·3CaO·5Al_2O_3的生成量;烧结温度为1350℃、时间为2.0 h时,Na_2O-Ca O-Al_2O_3物料的物相组成为12CaO·7Al_2O_3和2Na_2O·3CaO·5Al_2O_3,Al_2O_3的溶出性能良好,约为98%。     

碳热还原氮化法合成MgAlON

利用重力计,比重仪,SEM,XRD,碳素分析仪,XFS和氧氮分析仪检测了不同加热条件下碳热还原氮化法合成镁阿隆(MgAlON)的密度、微观结构、相组成以及Mg,Al,O,N和C含量,讨论了碳热还原氮化法合成MgAlON的机理.结果表明,加热温度为1100℃时,原料中所有的MgO反应生成镁铝尖晶石(MgAl_2O_(4ss));当加热温度高于1300℃时,发生碳热还原氮化反应,N固溶于MgAl_2O_(4ss)生成MgAlON;由于碳热还原氮化反应不断消耗Al_2O_3,加热温度为1600℃时试样中Al_2O_3大颗粒的尺寸较加热温度为1500℃时的小;随着石墨和Al_2O_3在反应过程被完全消耗,在1650℃下加热获得了单相MgAlON.另外,碳热还原氮化反应中N原子向尖晶石结构MgAl_2O_(4ss)中固溶时导致晶格畸变而使原子间隙扩大,从而Al在MgAlON的固溶量高于其在MgAl_2O_(4ss)中的固溶量.由于碳热还原氮化反应过程产生气体及高温下Mg蒸汽分压较高,即使加热温度提高至1800℃,试样中仍然存在大量密闭气孔.     

粉末冶金和微波烧结法制备Al-CNTs-Al_2O_3纳米复合材料的工艺-显微组织-性能之间的关系（英文）

采用粉末冶金和微波烧结工艺制备Al-2CNTs-x Al_2O_3纳米复合材料。研究工艺引起的显微组织特征与材料的物理、力学性能以及超声参数之间的相互关系。研究发现,复合材料的致密化和尺寸变化等物理性能与纳米复合粉体的形貌和粒径密切相关。当Al_2O_3含量为10%(质量分数)、球磨时间大于8 h、颗粒被大量细化时,材料的密度最大。Al_2O_3含量、纳米强化相的分布和晶粒尺寸对材料的力学性能有显著影响,当Al_2O_3含量为10%(质量分数)、Al_2O_3纳米颗粒球磨时间为12 h、碳纳米管均匀分布时,可形成高密度位错和大量晶粒细化,从而获得最佳的硬度和强度。同时,纵波和横波速度及衰减随着Al_2O_3含量和球磨时间的增加而线性增加。超声速度和衰减的变化取决于碳纳米管和Al_2O_3在基体中分布的均匀程度及其较小的颗粒间距。经过较长的球磨时间,Al_2O_3含量越高,碳纳米管和Al_2O_3分布越均匀,超声波的速度和衰减越大。     

一种镁砂粉与刚玉粉复合烧结铸型涂料的研制

采用镁砂粉和刚玉粉作为耐火骨料制备了一种烧结型铸型涂料,实验研究了两种骨料的适宜配比,分析了骨料组元比例对烧结过程的影响;优化设计了一种以镁砂粉和刚玉粉为复合耐火骨料的铸型涂料配比,检测了涂料的性能。结果表明:复合骨料烧结后的涂层产生了镁铝尖晶石(Mg Al_2O_4),当镁砂粉和刚玉粉混合质量为7∶3时,涂层中的Al_2O_3全部参与烧结反应;硅溶胶(SiO_2·n H_2O)的加入可以改善涂层的高温强度,防止出现暴热裂纹;优化后的涂料具有较好的综合性能,能有效地防止不锈钢铸件表面出现粘砂现象。     

氧化铝基金属陶瓷挤压模具材料的制备及分析

以微米Al_2O_3、W以及Cr为主要原料,采用热压烧结工艺制备了Al_2O_3基金属陶瓷挤压模具材料。分析了烧结样品的致密度、弯曲强度、断裂韧性、硬度以及摩擦性能。结果表明:当微米Al_2O_3添加量为70.5wt%,W为14wt%以及Cr为14wt%,同时当烧结温度为1600℃时,所制备的金属陶瓷挤压模具材料性能最佳,致密度为99.6%,弯曲强度890 MPa,断裂韧性为15.72 MPa·m~(1/2),硬度为78.8 HRA,载荷为120N时的摩擦系数为0.53。适量的微米W粉和Cr粉在金属陶瓷挤压模具材料中起桥接增韧的作用。     

含铝奥氏体耐热钢的高温抗氧化性能

以Fe-18Cr-30Ni为基础,添加不同含量的Al设计了4组新型奥氏体耐热钢。利用氧化质量增加法研究了4组新型奥氏体耐热钢在700、800和900℃下空气中的氧化行为,绘制了氧化动力学质量增加曲线,并利用XRD、SEM和EDS对氧化膜的表面形貌及结构进行了表征。结果表明,1~3号钢在900℃时均形成了较为致密的Al2O3内层氧化膜,合金表面生成的复合氧化膜由内到外依次为Al_2O_3、(Al_(0.9)Cr_(0.1))_2O_3、尖晶石氧化物Fe(Cr,Al)_2O_4;1号钢氧化过程中还形成了富(Cr,Fe)的混合氧化物,降低了Al_2O_3氧化膜的连续性;4号钢900℃并没有形成致密的Al_2O_3内层氧化膜,生成的复合氧化膜由内到外依次为(Al_(0.9)Cr_(0.1))_2O_3、尖晶石氧化物Fe(Cr,Al)_2O_4。     

氧化镁陶瓷抗热震性能

以氧化镁为原料并添加稀土氧化物、CaO、V_2O_5、ZrO_2和Al_2O_3等烧结助剂,采用不同温度煅烧粉体,造粒、成型和烧结后,制备了致密的氧化镁陶瓷试样.随后,将加热的试样在水中急冷,经过不同次数后,观察样片表面开裂的情况.通过对样片密度、气孔率和硬度的测定,以及对试验材料显微结构的观察,分析了烧结助剂、粉体制备工艺和烧结工艺对氧化镁陶瓷抗热震性能的影响.     

纳米Al_2O_3掺杂AZ31B镁合金表面微弧氧化膜的结构与性能

通过超声辅助微弧氧化的方法,在掺杂纳米Al_2O_3颗粒的硅酸盐溶液中制备AZ31B镁合金表面耐蚀耐磨涂层。采用SEM和XRD表征涂层的表面/截面形貌及物相组成,利用电化学方法考察基体及涂层样品在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀行为,利用球-盘干磨损实验考察膜层的室温摩擦磨损行为。结果表明:与改性前相比,掺杂Al_2O_3颗粒可提高陶瓷膜致密性,并促进膜层生长,表面微孔分布更均匀,尺寸更小,其物相组成主要包括Mg O,Mg Si O3和Al_2O_3;膜层的Icorr降低了一个数量级;在5和10 N载荷下的摩擦系数最低。Al_2O_3颗粒在超声分散和微弧的高温高压作用下,弥散分布于氧化膜及微孔内部,膜层致密化及纳米颗粒的"滚动效应"增强了膜层对基体的耐蚀耐磨防护性能。     

放电等离子烧结Ti/Al_2O_3复合材料机制及性能

利用放电等离子烧结技术制备了Ti/Al_2O_3复合材料,并探讨了其烧结机理,对复合材料性能进行测试.结果表明,Ti/Al_2O_3导电网络结构的形成,有利于在烧结过程中形成的"电容器"瞬间击穿,使Al_2O_3遭到轰击而产生放电离子,活化Al_2O_3晶粒,降低烧结温度;当Ti 含量为40%(体积分数,下同)时复合材料的相对密度、弯曲强度、断裂韧性和显微硬度分别为99.74%、1002 MPa、19.73 MPa·m~(1/2)和18.14 GPa;裂纹的桥联、偏转是试验材料力学性能得以提高的主要原因.     

镁砂表面原位生成镁铝尖晶石的改性研究

以电熔镁砂、工业氧化铝和Al2(SO_4)_3·18H_2O为原料,通过混料,成型,烧成,在镁砂表面形成了Mg Al_2O_4,对镁砂表面进行了改性研究。X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析表明:烧成温度为1400℃时,尖晶石生成量显著增加,而烧成温度达到1600℃时,尖晶石晶型发育更加良好,形成了八面体结构;试样在1500℃保温不同时间(1、3和5 h)烧成后,随着保温时间的增加,尖晶石晶型结构发育更加完整;烧成温度的升高和保温时间的增加都使材料的抗水化性能提高。实现了在镁砂表面原位生成尖晶石的目的,改善了镁砂的性能。     

Al_2O_3粒径对铝基复合材料拉伸性能和断裂机制的影响

采用原位法和半固态搅拌铸造法制备了体积分数为1%,尺寸分别为1μm、500 nm和100 nm的Al_2O_3颗粒和4wt%Mg_2Si颗粒增强铝基复合材料,利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和能谱仪对材料显微组织、相组成和元素组成进行分析,并对其拉伸性能进行测试。结果表明:Al_2O_3颗粒的加入使该复合材料基体组织得到细化,并且Al_2O_3颗粒尺寸越小组织越细。添加Al_2O_3颗粒使复合材料抗拉强度提高,随着Al_2O_3颗粒尺寸的减小,复合材料抗拉强度升高,而伸长率降低。Mg_2Sip/Al复合材料和(Al2O3(1μm)+Mg2Si)p/Al复合材料的断裂方式主要是韧脆混合型断裂,(Al_2O_3(500 nm)+Mg_2Si)p/Al复合材料和(Al_2O_3(100 nm)+Mg_2Si)p/Al复合材料断裂方式主要为韧性断裂。     

机床用WC/Al_2O_3复相陶瓷刀具材料的研究

以WC和α-Al_2O_3为主要原料,采用真空热压烧结工艺制备机床用WC/Al_2O_3复相陶瓷刀具材料。测试和分析了烧结样品的相对密度、弯曲强度、断裂韧度、硬度值、相组成以及显微结构。结果表明,当WC添加量为75%,微米α-Al_2O_3添加量为25%,烧结温度为1 600℃时,所制备的WC/Al_2O_3复相陶瓷刀具材料性能最佳,相对密度值为99.1%,弯曲强度为706.3 MPa,断裂韧度为8.91 MPa·m1/2,硬度值为19.14 GPa。最佳样品的主晶相为碳化钨(WC)和刚玉(Al_2O_3)。     

一步常压烧结制备AlON陶瓷材料

为提高AlON陶瓷材料的力学性能、降低成本,以廉价Al和Al_2O_3粉为原料,利用常压烧结方法一步原位合成了AlON陶瓷材料.研究了成分配比和烧结助剂对材料的物相组成、密度、抗弯强度和显微组织的影响.结果表明:Al与Al_2O_3的最佳质量配比为13:87.未添加烧结助剂时,材料的最高烧结密度为2.74 g/cm~3,抗弯强度为246 MPa.添加烧结助剂(SiO_2-Y_2O_3-CaF_2)以后,材料的最高烧结密度提高到3.62 g/cm~3、抗弯强度提高到321 MPa,超过热压烧结制备AlON陶瓷材料的性能.     

Al与Si添加剂对Al_2O_3-C材料抗保护渣侵蚀的影响

本文采用现场浸棒法与实验室中频感应炉浸棒法对Al和Si含量不同的Al_2O_3-C材料以及ZrO_2-C材料进行了抗保护渣侵蚀试验。结果表明,Al和Si的加入量之比为1时,Al_2O_3-C材料抗保护渣侵蚀性最好,但还不及ZrO_2-C材料。     

工艺参数对Nd:YAG烧结致密化的影响

以高纯Y_2O_3、Al_2O_3和Nd_2O_3粉体为原料,少量纳米SiO_2为烧结助剂,采用真空烧结方法制备致密的Nd:Y_2Al_5O_(12)(Nd:YAG)陶瓷,并研究球磨处理原料粉体、Y_2O_3原料颗粒度和烧结气氛对Nd:YAG烧结致密化的影响.结果表明,机械合金化氧化物混合粉体,可明显细化氧化物颗粒,促进Nd:YAG的烧结.在1600℃保温8h,对球磨20h的粉体压坯真空烧结得到的Nd:YAG块体相对密度达99%,晶粒大小约为10μm;采用纳米Y_2O_3,粉体作真空烧结原料,可提高烧结活性,获得细晶和高致密度的Nd:YAG陶瓷,对混合粉体球磨20h压坯烧结可得到晶粒大小为2μm、相对密度为98.5%的Nd:YAG块体;在氩气保护下常压烧结,得到的Nd:YAG块体组织难以辨认,而且残留许多孔隙.