石墨种类对尖晶石碳材料性能与结构的影响

以质量分数分别为88%的镁铝尖晶石、8%的石墨、1%的B4C、3%的铝硅合金粉为原料,外加7%的酚醛树脂和2. 5%的酒精制备了尖晶石碳材料,研究了石墨种类(鳞片石墨(+199和-199)、超细鳞片石墨SG、膨胀石墨EG)对该材料性能与结构的影响。结果表明:1)石墨含量至8%(w)时,石墨在基质中的分布不连续。鳞片石墨(+199和-199)对试样抗热震性和常温强度影响不大。加入3%(w)的超细鳞片石墨对试样的抗热震性较佳; 2)热震后试样的残余强度随膨胀石墨含量的增加稍有提高,而强度保持率最高试样的常温抗折强度则较低,综合考虑加入1%(w)的膨胀石墨较为适宜; 3)尖晶石碳棒头材料中石墨组成为鳞片石墨(+199和-199)和膨胀石墨,制备了多支塞棒进行了工业试验,结果表明该塞棒棒头不开裂,抗冲刷性能较好。     

聚碳硅烷对低碳铝碳材料结构与性能的影响

为了提高低碳铝碳耐火材料的高温性能,以板状刚玉、电熔白刚玉、α-Al_2O_3微粉、鳞片石墨为主要原料,环保沥青、液态热塑性酚醛树脂、固态树脂粉、固态聚碳硅烷和正己烷为外加剂,研究了聚碳硅烷外加量(加入质量分数分别为0、0. 3%和0. 6%)和热处理温度(950、1 100、1 250、1 400和1 550℃)对低碳铝碳材料显微结构、强度及抗热震性的影响。结果表明:经950℃热处理后,聚碳硅烷热解破坏酚醛树脂热解碳结构; 1 100～1 250℃时,聚碳硅烷生成网状结构,弥补材料强度;当聚碳硅烷外加量为0. 6%(w),于1 550℃热处理后,聚碳硅烷高温裂解生成含Si纤维,材料强度提高。但含Si纤维的生成,会引起材料热膨胀失配,从而导致试样热震后的强度保持率下降。     

碳的种类对铝锆碳滑板性能的影响

分别对单独加入4%(质量分数)鳞片石墨、炭黑、沥青碳3种碳材料和加入不同碳材料(总质量分数4%)复合的铝锆碳滑板进行了树脂加入量、耐压强度、高温抗折强度、显气孔率、体积密度等物理性能以及抗氧化、抗热震性能比较。试验结果表明添加石墨可以实现低的树脂加入量,试样的显气孔率低,抗氧化性好;添加炭黑可以提高试样的强度;添加沥青碳,则可提高试样的抗热震性,但抗氧化变差;复合添加这3种碳材料,可以得到强度高、抗热震好的铝锆碳滑板试样。     

热处理制度对滑板用铝碳材料性能和结构的影响

按板状刚玉(2.361～0.043mm)91.5%,Al粉(<0.044mm)5%,B4C和炭黑(<0.044mm)3.5%,外加4.5%的热塑性酚醛树脂作为结合剂,制成铝碳材料,分别在氮气气氛和埋炭气氛中经800℃、1000℃、1200℃、1450℃保温5h热处理后,测定试样的常温性能、高温抗折强度(1400℃)和抗水化性能,并用XRD和SEM分析试样的物相组成和显微结构。试验结果表明:随热处理温度的升高,铝碳材料的高温抗折强度逐渐下降;在相同温度条件下,这两种保护气氛处理后试样的高温抗折强度水平相当;在800～1000℃的温度段处理时,埋炭保护处理材料的水化程度大,损伤材料结构,明显降低材料的强度。在相同温度条件下,氮气保护处理试样的抗水化性能优于埋炭保护处理试样。     

炭黑种类对低碳铝碳材料显微结构和力学性能的影响

以板状刚玉和活性氧化铝微粉为主要原料、4种不同种类的炭黑(N220,N330,N774,N990)为碳源、单质硅粉为添加剂,在埋焦炭条件下经800、1 000、1 200和1 400℃处理制备出低碳Al2O3-C耐火材料。利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜和透射电子显微镜,分别测定了材料的物相组成,观察了材料的显微结构,并借助于压汞仪检测了试样的孔径分布。采用三点弯曲法研究了材料的力学性能和断裂行为,采用水淬冷法研究了材料的抗热震性。结果表明:炭黑种类影响材料的显微结构与力学性能。试样内添加大粒径的炭黑时更有利于形成长径比大的碳化硅晶须,从而提高材料的力学性能。添加大粒径炭黑N990的试样经1 400℃处理后,其抗折强度较添加小粒径炭黑N220试样的抗折强度高出56%;小粒径炭黑有利于提高材料热震稳定性,其中,N330试样热震后的抗折强度保持率可达到62.99%,而N990试样的仅为37.4%。铝碳材料试样内碳化硅相呈粒状与晶须状,前者具有核壳结构,为炭黑颗粒与含硅物质反应形成,后者主要通过气相反应成核--生长机制形成。     

不同碳材料对铝碳浇注料性能的影响

含碳浇注料因碳材料的水润湿性差及高温氧化引起的材料性能差等问题一直备受关注。分别以热氧化石墨、ZrC包覆改性石墨和水热碳化生物质碳材料为碳源制备铝碳浇注料,研究不同碳材料对铝碳浇注料显气孔率、物理性能、物相组成,以及抗氧化性和抗渣侵蚀性能的影响。结果表明:引入热氧化石墨的浇注料具有最高的加水量,残留孔隙破坏了材料内部结构,浇注料机械性能较差;添加ZrC表面改性石墨可以降低浇注料的加水量,抗氧化性能较好,但对力学性能的提升无显著影响;以生物质碳材料为碳源可以显著提高浇注料的物理性能,相比于添加石墨的试样,生物质碳材料并未显著提升试样的抗渣侵蚀性能。     

热处理气氛对添加铝粉的铝碳材料性能和结构的影响

为提高铝碳材料的性能,在碳结合的基础上增加陶瓷结合相,将添加铝粉的铝碳试样在不同气氛 (Ar、埋炭和N2 )中经 1300℃热处理 5h,测定试样热处理前后质量变化率、抗折强度、体积密度、显气孔率和抗水化性,并用扫描电镜和XRD分析试样的显微结构和物相组成。研究表明: 埋炭保护热处理后材料中有大量亚微米级柱状和类柱状物的晶须;Ar保护热处理后材料中有带状、锥状的氧化铝和少量晶须生成;N2保护热处理后材料中有较多粒状AlN产生;热处理气氛不同,材料显微结构明显不同,但不能避免Al4C3的生成;埋炭和N2保护热处理后,材料强度提高,显气孔率降低;N2保护热处理最有助于提高材料的抗水化性。     

刚玉类型对铝锆碳材料性能的影响

分别采用致密刚玉、白刚玉、板状刚玉为主要原料 ,制作铝锆碳试样 ,对其常温性能、高温抗折强度、耐磨性、抗渣侵蚀性、热震稳定性和显微结构进行了对比研究。结果发现 :由致密刚玉配制的铝锆碳试样的综合性能与由板状刚玉配制的试样的基本相当 ,比由白刚玉配制的试样的略好     

浸渍沥青对不烧铝碳质滑板性能的影响

以板状刚玉(3～1,≤1和≤0.044 mm)、活性α-Al<,2>O<,3>微粉(≤5 μm)、鳞片石墨(≤0.154 mm)、铝粉(≤0.074 mm)和硅粉(≤0.044 mm)等为原料制成不烧铝碳滑板,并将部分滑板在温度240 ℃、真空度40 Pa、压力1.4 MPa条件下分别保压1、1.5、2和2.5 h进行浸渍中温沥青的处理,探讨了不烧滑板浸渍前后的性能变化.试验证明,浸渍沥青可以显著改善不烧铝碳质滑板的各种性能.浸溃后,不烧滑板的显气孔率可降至1%以下,体积密度和耐压强度增大;浸渍滑板的抗热震性明显优于未浸渍滑板;浸渍滑板的中低温强度和高温强度均高于未浸渍滑板.实际使用结果也说明浸渍滑板使用性能好于未浸渍滑板.不烧铝碳质滑板浸渍前后的性能改变主要是由于沥青通过浸渍进入滑板,改善了滑板内部结构,增强了碳结合.     

加入β-SiAlON对铝碳质材料性能的影响

以白刚玉、熔融石英(≤0.5mm)为骨料,鳞片石墨(≤0.15mm)、白刚玉(≤0.088mm和≤0.045mm)、矾土基β-SiAlON(≤0.088mm)以及添加剂为基质料,酚醛树脂作结合剂,在骨料与基质的质量比为35∶65的基础上,分别用0、7%、14%、21%、28%的矾土基β-SiAlON取代铝碳质材料中的石墨,经等静压成型后,试样于180℃固化24h,并在埋炭条件下于930℃热处理,研究了β-SiAlON加入量对处理后试样常温物理性能、抗氧化性、高温机械性能和抗热震性的影响。结果表明:(1)随着β-SiAlON加入量的增加,试样的显气孔率显著上升,体积密度降低,常温和高温抗折强度下降,抗氧化能力变差;(2)与原铝碳材料相比,加β-SiAlON的试样抗热震性均有所降低,但仍保持了良好的抗热震性,在1100℃热震温差下水冷3次和5次后的强度保持率均在90%和75%以上;(3)从降低C含量的角度考虑,在不显著降低铝碳材料性能的情况下,β-SiAlON加入量以7%左右较为适宜,此时试样仍具有较好的抗氧化性和高温抗折强度。     

矾土基锆刚玉对铝碳材料性能的影响

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≤0.088 mm和≤0.045 mm)、矾土基锆刚玉(粒度≤0.088 mm)为基质,热固性酚醛树脂作结合剂,压制成125 mm×25 mm×25 mm的试样,经200℃固化24 h后,在埋炭条件下经1 200℃保温2.5 h烧制成碳质量分数为28%的铝碳材料。研究了用质量分数分别为3%、6%、9%、12%的矾土基锆刚玉等量替代铝碳材料中的石墨对其常温物理性能、热态强度和抗氧化性的影响,并采用SEM分析烧成后试样的显微结构。结果表明:(1)随着矾土基锆刚玉加入量的增加,试样的显气孔率下降,体积密度增加,常温和高温抗折强度升高,抗氧化能力增强;(2)矾土基锆刚玉的加入量超过6%,试样的抗热震性显著下降;矾土基锆刚玉取代碳的量不宜超过6%。     

铝粉加入量对铝锆碳滑板材料性能的影响

在铝锆碳滑板材料的常规配方(板状刚玉颗粒、电熔锆刚玉、白刚玉微粉、石墨、板状刚玉粉的质量分数分别为55%、20%、10%、3%、12%,同时外加2.5%和4%质量分数的外加物和结合剂)中,以质量分数分别为0、2%、4%、6%、8%、10%的金属铝粉等量取代板状刚玉粉,经混练、成型、干燥后,一部分在生产现场与铝锆碳滑板一起埋炭烧成(1 300~1 500℃),再分别在冷水中浸泡25 h和在隧道窑中于1 300~1 400℃重烧;另一部分在实验室电炉中于1 000℃埋炭保温3 h烧成,再在冷水中浸泡25 h。检测不同条件下烧成及再处理后试样的常温耐压强度、质量变化率和加热永久线变化率。结果表明:1)随着铝粉加入量的增加,在上述两种条件下烧成后试样及在上述两种条件下烧成后再经冷水浸泡后试样的常温耐压强度均呈增大趋势,但冷水浸泡后试样的常温耐压强度均比浸泡前减小;2)随着铝粉加入量的增加,在生产现场与铝锆碳滑板一起烧成后试样在隧道窑中重烧后,其常温耐压强度逐渐减小,质量变化率和加热永久线变化率逐渐增大。     

硼改性酚醛树脂加入量对铝碳材料性能的影响

为了改善铝碳材料的性能,以质量分数为40%的电熔刚玉(1~0.2 mm)、30%的Al2O3微粉(≤0.01mm)、25%的鳞片石墨(≤0.3 mm)、5%的添加剂(≤0.047 mm)为主原料,外加有机硼改性酚醛树脂粉和普通的酚醛树脂粉作为结合剂制备了铝碳材料。用热重分析法测定了树脂的残碳量,按相关标准测定了铝碳材料的常温抗折强度、高温抗折强度、显气孔率、抗氧化性、抗热震性,研究了硼改性酚醛树脂加入量(质量分数分别为0、2%、4%、6%、8%)对铝碳材料性能的影响。结果发现:硼改性树脂的残碳量较高;加入硼改性酚醛树脂不利于铝碳材料的强度,但可以提高铝碳材料的抗氧化性和抗热震性。     

基质沥青种类对高韧性环氧沥青混合料性能影响分析

采用5种不同种类的70#基质沥青,在相同条件下制备高韧性环氧沥青及其混合料,考察基质沥青种类对高韧性环氧沥青混合料路用性能的影响。结果表明,5种高韧性环氧沥青混合料的马歇尔稳定度均达到50 kN以上,劈裂抗拉强度均大于2.8 MPa, 70℃动稳定度均达到30 000次/mm以上,-10℃低温抗拉应变均在5 000με以上,残留稳定度和冻融劈裂强度比均在90%以上,600με微应变四点弯曲疲劳寿命均大于100万次。高韧性环氧沥青混合料具有出色的路用性能,其性能更多地由树脂的性能决定,而基质沥青的性能影响较小。高韧性环氧沥青对基质沥青的种类具有较强的普适性,工程应用局限性较小。     

基质沥青种类对高韧性环氧沥青混合料性能影响分析

采用5种不同种类的70#基质沥青,在相同条件下制备高韧性环氧沥青及其混合料,考察基质沥青种类对高韧性环氧沥青混合料路用性能的影响.结果表明,5种高韧性环氧沥青混合料的马歇尔稳定度均达到50 kN以上,劈裂抗拉强度均大于2.8 MPa,70℃动稳定度均达到30000次/mm以上,-10℃低温抗拉应变均在5000με以上,...     

Al2O3质原料种类和粒度对镁铝碳材料性能的影响

改变镁铝碳材料中Al2O3质原料的种类(分别为特级高铝矾土熟料和电熔刚玉)和粒度(特级高铝矾土熟料的粒度分别为5~3和3~1 mm,电熔刚玉的粒度分别为3~1和≤1 mm),经混练、成型、干燥、固化(180℃保温48 h)、热处理(1 600℃保温3 h)后,检测试样的显气孔率、体积密度、耐压强度、加热永久线变化和抗渣侵蚀性。结果表明:1)当Al2O3质原料种类相同时,Al2O3质原料的粒度越小,镁铝碳试样的加热永久线变化越大,抗渣侵蚀性越差;2)当Al2O3质原料粒度相同时,采用特级高铝矾土熟料的试样的加热永久线变化大于采用电熔刚玉的,抗高碱度渣侵蚀性也差于采用电熔刚玉的。     

SiO2矿化剂对钛酸铝材料结构与性能的影响

以铝型材厂污泥为主原料合成Al2TiO5材料,在合成的Al2TiO5中添加少量SiO2矿化剂,与Al2TiO5形成固溶体,抑制Al2TiO5的分解,达到提高Al2TiO5热稳定性的目的.采用XRD法和SEM法表征各试样的晶相结构和显微结构;用Rietveld Quantification 法确定各试样中各晶相的含量;测试各试样的性能.结构与性能分析结果表明较佳SiO2矿化剂添加量为2%,较佳烧结温度为1450 ℃,对应抗折强度为44.3 MPa,体积密度为3.28 g/cm3,气孔率为6.3%,吸水率为1.9%,热震后抗折强度保持率为84.2%.     

ZrO2矿化剂对钛酸铝材料结构与性能的影响

在利用铝型材厂污泥合成的Al2TiO5中添加少量ZrO2矿化剂,ZrO2矿化剂与Al2TiO5形成置换固溶体,能抑制Al2TiO5的分解,增加Al2TiO5含量和提高Al2TiO5的热稳定性.采用XRD和SEM表征试样的晶相结构和显微结构;用Rietveld Quantification 法确定各试样中各晶相含量;测试各试样的性能.结构与性能分析结果确定较佳ZrO2矿化剂添加量为2%,对应的抗折强度为35.32 MPa,体密度为2.86 g/cm3,气孔率为23.0%,吸水率为8.1%,热震后抗折强度保持率为84.2%.     

叶蜡石加入量对铁水包用铝碳材料性能的影响

为了降低铁水包用铝碳质耐火材料的生产成本,针对某钢厂铁水包的具体使用环境,在原铁水包用铝碳质耐火材料配料组成的基础上,以不同量(质量分数,分别为0、10%、15%、20%、25%、30%)的3~1 mm的叶蜡石骨料等量替代同粒度的铝矾土骨料,研究了叶蜡石替代量对铁水包用铝碳质耐火材料的显气孔率、吸水率、体积密度和常温耐压强度等性能的影响。结果表明:当叶蜡石加入量≤15%(w)时,试样有较好的致密度;当叶蜡石加入量≤20%(w)时,试样有较高的耐压强度。综合考虑,叶蜡石的加入量应在15%(w)以下。     

煤沥青基多孔碳材料对苯酚吸附性能研究

煤沥青基多孔碳材料具有高度发达的比表面积和丰富可调的孔隙结构,且吸附速度快,已广泛应用于水处理、杀菌等环保相关领域。以陕北中低温煤沥青为原料,选用ZnCl₂为活化剂,通过化学与物理活化耦合的方法制备多孔碳材料。分别考察了苯酚溶液初始质量浓度、吸附温度、吸附时间等因素对苯酚吸附性能的影响。结果表明：苯酚溶液浓度为200 mg·L^-1、多孔碳的投加量为0.02 g时,最优吸附温度为45℃,吸附平衡时间为180 min,苯酚吸附量可达107 mg·g^-1。