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。     

β-Si_3N_4陶瓷复合材料烧结影响因素的分析

由前期研究可知,Si_3N_4-Al_2O_3-Y_2O_3-Al体系在B氧分压条件烧成,即氧分压为0.002MPa时,试样烧结良好。笔者就该体系中影响烧结的主要因素进行研究,探讨了氧化铝的加入量、氧化钇加入量、纳米氧化铝及其加入量、金属Al粉的加入量以及烧结温度等因素对材料烧结性能和显微结构的影响。试验结果表明:烧结温度越高,试样的性能越好。当烧结温度为1650℃,体积密度为3.14g/cm~3,显气孔率为0.7%,常温耐压强度为470MPa时,试样实现了致密烧结。     

碳源对Al2O3-C材料性能、显微结构的影响

以棕刚玉为骨料,煅烧α-Al2O3粉为基质,并以天然鳞片石墨和膨胀石墨为碳源,研究了加入天然鳞片石墨/膨胀石墨为4wt%/0,4wt%/0.5wt%,4wt%/1wt%,0/4wt%时Al2O3-C材料的性能及显微结构的变化,旨在获得Al2O3-C材料的良好的性能及显微结构,达到低碳化的目的。研究表明:随着膨胀石墨加入量增多,显气孔率显著提高,体积密度明显降低;常温及高温强度随着膨胀石墨加入量的增多大幅度降低;通过SEM观察到膨胀石墨微晶分散在基质之间,起到分散剂的作用;当只加入4wt%膨胀石墨时,试样内没有碳化硅晶须生成。     

SiO2微粉加入量对Al2O3-SiC-Al耐火材料性能的影响

以电熔白刚玉、SiC粉、α-Al2O3微粉、Al粉和SiO2微粉为主要原料,以有机硅树脂作结合剂,制备了Al2O3-SiC-Al复合材料。借助差热分析、XRD、SEM等方法研究了SiO2微粉加入量(分别为0、2%、4%、6%)对分别于300℃、500℃、800℃、1100℃、1300℃和1600℃保温3h处理后试样的烧结性能、物相组成和显微结构等的影响。结果表明:随着SiO2微粉加入量的增加,试样的强度逐渐升高,体积密度增大,显气孔率降低,并在SiO2加入量为4%时试样的物理性能达到最好;加入的SiO2微粉不仅能降低Al与周围空气中氧的反应,且与Al反应生成的Si能改善Al与SiC的润湿性,提高材料的结合能力。     

添加剂对超硬材料陶瓷结合剂显微结构的影响

本文以金属Al粉和α-Al2O3微粉为添加剂,研究其添加量对陶瓷结合剂性能和显微结构的影响.通过X-ray衍射仪和扫描电子显微镜分析得知,金属Al粉添加量为4wt％,在620℃温度下烧成时,金属Al粉主要以单质熔融铝的形式存在,且熔融铝与陶瓷结合剂结合良好,使得试样的强度比基础陶瓷结合剂提高了10.3％;试样中单独加入α-Al2O3,微粉可以提高陶瓷结合剂的粘度,有效防止烧成过程中的不均匀变形,同时可以提高陶瓷结合剂的致密度;金属Al粉添加量为2wt％,同时加入30wt％的α-Al2O3,在680℃下烧成时,大部分的金属Al粉被氧化为氧化铝,α-Al2O3微粉和金属Al粉氧化生成的氧化铝进一步增强了陶瓷结合剂的致密度,并且与陶瓷结合剂反应生成可以拓宽烧结范围、抑制裂纹延伸的霞石( NaAlSiO4),使得试样的强度比基础陶瓷结合剂提高了195.5％.     

Y2O3添加量对Al2O3/ZrO2复合材料烧结行为和热机械性能的影响

研究了Y2O3添加量对Al2O3/ZrO2复合材料烧结行为和热机械性能(高温抗折强度和抗热震性)的影响,并研究了这些性能与物相组成和显微结构间的关系.结果表明:Y2O3在Al2O3/ZrO2复合材料中起稳定ZrO2晶型、改善烧结致密化、提高高温抗折强度和抗热震性的作用.当Y2O3添加量为1%时,试样的烧结性能和高温抗折强度较佳,体积密度、显气孔率和线收缩率分别为3.27 g/cm3、21.95%和7.43%,高温抗折强度达29 MPa;抗热震性则在Y2O3添加量为0.5%时较佳,其残余强度保持率为71%.Y2O3对Al2O3/ZrO2复合材料烧结性能和热机械性能的影响与Y2O3/ZrO2固溶体的形成、Al2O3和ZrO2晶体间的结合程度及试样中微裂纹含量密切相关.     

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。     

添加剂对超硬材料陶瓷结合剂性能的影响

以金属Al粉与α-Al2O3微粉作为陶瓷结合剂的添加剂,研究其对陶瓷结合剂抗弯强度、矿物组成及气孔分布等性能的影响.结果表明:金属Al粉添加量为4wt％,在620℃下烧结时,试样抗折强度最高为29.97 MPa,较基础陶瓷结合剂试样提高了10.3％;单独添加α-Al2O3微粉能够提高结合剂的黏度,防止试样在烧成过程中产生不均匀变形,提高陶瓷结合剂的网络致密度;在680℃下烧结,试样抗折强度大幅提高,最高强度为65.46 MPa,较基础陶瓷结合剂提高了140％,并且与陶瓷结合剂发生反应生成霞石(NaAlSiO4),霞石的生成有拓宽烧结范围,抑制裂纹延伸的作用;金属Al粉与α-Al2O3微粉共同加入对陶瓷结合剂抗折强度的提高有更好的效果,在680℃下烧结,当金属Al粉添加量为2wt％,α-Al2O3微粉添加量为30wt％时,试样抗折强度最高为80.33 MPa,较基础陶瓷结合剂试样提高了195.5％;金属Al粉的加入不会影响陶瓷结合剂气孔的形成,气孔分布均匀且较多,具备容纳磨屑与携带冷却液的性能.     

铝粉加入量对刚玉基复合材料性能的影响

以电熔白刚玉砂为骨料(质量分数为60%,其中3～1mm的占45%,≤1mm的占15%),以电熔白刚玉粉(≤0.074mm和≤0.044mm)、Al2O3微粉及金属铝粉(≤0.088mm)为基质料(总质量分数为40%),改变基质料中金属铝粉的加入量(分别为0、2.5%、5%、7.5%和10%),外加3%的热固性酚醛树脂,混练均匀后,机压成标型砖,经(180±5)℃24h干燥后,于1500℃3h埋炭烧成,研究了金属铝粉加入量对烧后试样显气孔率、体积密度、烧后线变化率和常温耐压强度的影响。结果表明:加入适量金属铝粉能促进材料的烧结,加入5%的铝粉时,材料的体积密度较大,常温耐压强度最高,显气孔率最低;但加入量超过5%以后,又会影响材料的性能,因此适宜的铝粉加入量确定为5%。显微结构分析表明,加入的铝粉在高温埋炭条件下原位生成了Al(O,N,C)纤维增强相,使试样的强度提高,其高温抗折强度(1400℃)达到了58MPa。     

热处理温度对Al2 O3 -SiC-Al复合材料性能和结构的影响

利用金属Al在高温下转化成Al和Al2O3的三维骨架来结合Al2O3-SiC复合材料,并借助XRD、EPMA等方法对Al2O3-SiC-Al复合材料性能和显微结构进行了研究。结果表明:(1)试样在空气中进行热处理,试样的强度随着热处理温度的升高逐渐增强,Al的含量逐渐降低,但1600℃热处理后试样仍有少量Al存在。(2)试样的结合方式随着热处理温度的升高而发生改变,当温度低于500℃时,为结合剂的物理结合;试样中金属Al熔化但未发生大规模氧化时,其结合主要为金属结合和少量的陶瓷结合;随着热处理温度的升高,陶瓷结合比例逐渐增大,试样的强度迅速增大,并在1100℃几乎完全转化为Al2O3陶瓷结合,试样的强度达到最大;但热处理温度为1600℃,界面反应强烈,试样的强度下降。     

Fabrication and Properties of Closed-pore Al_2O_3-based Refractory Aggregates

A novel Al_2O_3-based refractory aggregate with closed-pore structure was fabricated utilizing superplasticity with submicro-sized Al_2O_3 and MgO as raw materials,and SiC as a high temperature pore-forming agent.The effect of MgO on porosity,phase composition and microstructure of the refractory aggregate has been investigated. For comparison,the common Al_2O_3-based refractory aggregates and porous ones with open-pore structure were also prepared. The results indicate that the closed porosity of Al_2O_3-based refractory aggregate increases as the content of MgO increases. When the content of MgO is 15 mass%,the closed and apparent porosities are 14. 5% and 1. 1%,respectively. The main phase compositions are Al_2O_3 and MgAl_2O_4. The formation mechanism of closed pores is that the fine-crystallinegrain Al_2O_3 ceramic possesses superplastic deformation ability after adding MgO at high temperatures. When SiC powder is added to the Al_2O_3 ceramic,the generated gases by the reaction of SiC at the sintering temperature can provide a pressure to make grain boundaries slide. Then,the gases are enclosed by crystalline grains to form the closed pores. The slag corrosion resistance of the fabricated closed-pore Al_2O_3-based refractory aggregate is better than the common refractory aggregate and porous ones.     

Investigation on Synthesis of Sintered Mullite from Low-medium Grade Kyanite

Sintered mullite is prepared by kyanite powder with Al_2O_3 content of 45% and 50%(Yinshan, Nanyang City, China),and the industrial alumina is added to control the chemical composition. The different series of sintered mullite according to the Al_2O_3 content(45%-70%) are designed. The raw materials are mixed and compacted, and then sintered at different temperatures. Physical properties, phase composition, microstructure and refractoriness under load of the synthesized samples are characterized by physical property test, XRD, SEM and RUL test, in order to confirm the quality of sintering and the relationship between temperature and mullitization reaction. The results show that the sintered mullite from low-medium grade kyanite has well developed mullite crystals and a continuous staggered network structure is formed, which has a significant contribution to increasing the high temperature performance of mullite.     

Al2O3基陶瓷摩擦材料的研制及性能研究

以Al2O3为主要原料,用粘土作烧结助剂,再加入其他辅助原料制备了Al2O3基陶瓷摩擦材料。研究了不同配比的原料对Al2O3陶瓷摩擦材料的体积密度、气孔率、吸水率、抗压强度、摩擦性能以及显微结构的影响。对氧化铝基陶瓷摩擦材料的实际应用有重要的指导意义。     

ZrO_2基陶瓷注凝成型料浆流变性的研究

陶瓷料浆流变性能是注凝成型工艺的关键,料浆流变性要求高固含量,低粘度。实验通过在ZrO2表面包覆A l2O3,形成ZrO2-A l2O3复相陶瓷料浆。根据静电位阻稳定理论,通过调节pH值和分散剂的加入量,可得到满足成型要求的高固含量,低粘度的料浆。结果表明,在pH值为10左右,分散剂加入量为粉料质量的3%时,料浆固相体积分数可以达到40%。同时表明了A l2O3对ZrO2颗粒表面有改性作用,提高了悬浮体的稳定性。     

Al_2O_3/TiO_2纳米抗菌剂的制备及性能

以TiC l4、A l2(SO4)3为原料,控制n(A l2O3)/n(TiO2)=0.2,采用液相共沉淀法制备了A l2O3/TiO2纳米抗菌剂,并用DSC-TG、XRD、UV-vis等手段研究了A l2O3复合对TiO2抗菌性能的影响。结果表明,复合A l2O3后,TiO2纳米抗菌剂经900℃煅烧后完全是锐钛矿结构;950~1 050℃为良好的混晶结构,其中,经950℃煅烧后,混晶结构中锐钛矿相质量分数约占77%,平均粒径约20 nm,可见光吸收带边红移显著,光吸收阈值由纯TiO2的380 nm红移至430 nm左右,抗菌性能好,在荧光灯下对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径达15mm左右。     

TiO2 在Al2 O3 -SiO2 系耐火材料中的作用

阐述了TiO2在Al2O3-SiO2系耐火材料,特别是高铝矾土中的分布和存在方式,并通过分析Al2O3-SiO2系耐火原料的煅烧过程和Al2O3-SiO2系制品的使用过程中TiO2、Al2O3和SiO2三者之间的化学反应,介绍了TiO2对Al2O3-SiO2系耐火材料结构和性能的影响。     

低温烧成硼分相生料乳浊釉的研制

以高岭土、石英、长石、天然硼钙石、煅烧ZnO等为原料,制备了K_2O-Na_2O-CaO-ZnO-SiO_2-Al_2O_3-B_2O_3系统分相生料乳浊釉,在1140℃低温烧成,釉面白度可达85.8。分别研究了Al_2O_3、B_2O_3和ZnO含量对釉料乳浊度的影响,并通过对优化配方进行TEM、EDS及XRD测试分析,研究了其乳浊机理。结果表明,随着Al_2O_3含量降低,B_2O_3含量提高,釉面白度有增高趋势;釉层中均匀分散着大量粒径为100nm左右的球形液滴状乳浊粒子,其与基体之间的较大折射率差是釉面产生较高乳浊的主要因素。     

CaO-Al2O3-SiO2系统玻璃颗粒的烧结过程研究

通过大量实验得到了CaO-Al2O3-SiO2系统玻璃颗粒的起始烧结温度(Ts),起始析晶温度(Tc)以及烧结收缩曲线,通过对他们的分析,讨论了组分、烧结温度、烧结时间对玻璃颗粒烧结的影响.确定了有利于烧结的较佳CaO,Al2O3,B2O3含量范围,从而为烧结法生产微晶玻璃提供了有利的理论依据.     

Al2O3在莫来石中固溶对ZTM/Al2O3陶瓷结构与性能的影响

研究了加入氧化铝对ZTM陶瓷结构和性能的影响.发现在烧结过程,氧化铝可固溶于莫来石颗粒形成富铝型柱状莫来石,并因其产生的体积膨胀增强了基质对氧化锆颗粒的约束,使材料中的四方氧化锆相对含量增加,其强韧化效果进一步发挥,明显改善了材料的力学性能.     

以粉煤灰和赤泥为原料烧结陶瓷工艺与性能研究

本文研究了在1050 ℃至1200 ℃之间温度对以粉煤灰赤泥为原料烧结陶瓷的物相和烧结性能的影响.结果表明:实验用粉煤灰原料的主要矿相组成为石英(SiO_2)和莫来石(3Al_2O_3·2SiO_2),赤泥原料的主要矿相组成有钙铝黄长石(Ca_2Al_2SiO_7)、石英(SiO_2)、钙铁榴石(Ca_3Fe_2+3(SiO_4)_3)和钙钛榴石(Ca_3TiFeSi_3O_(12));以粉煤灰赤泥为原料的5组不同配比试样在1200 ℃时试样气孔率相对降低,体积密度和抗压强度相对程度增大;其中5#试样在经1200 ℃烧结后的气孔率为1.67%,体积密度为2.10 g·cm~(-3),抗压强度为123.23 MPa,达到较好的烧结致密状态,试样主要物相是钙钠长石和莫来石.试样内莫来石的形成及玻璃液相的增加促进烧结并在1200 ℃达到致密烧结状态.