α-Al_2O_3微粉对低碳MgO-C材料性能的影响

以电熔镁砂及鳞片石墨为主要原料,热塑性酚醛树脂为结合剂,研究了α-Al_2O_3微粉对低碳MgO-C材料性能的影响.结果表明:(1)Al_2O_3微粉的加入提高了低碳MgO-C材料的体积密度,降低了显气孔率,提高了强度,显著改善了MgO-C砖的抗氧化性;(2)高温下Al_2O_3微粉与MgO原位反应生成连续的尖晶石相,改善了材料基质的显微结构,增强了陶瓷结合,将MgO颗粒与鳞片石墨紧密地结合起来,提高了组织结构的整体性,从而提高了材料的致密度和强度;(3)高温下原位反应生成连续的尖晶石相堵塞脱碳层中的部分气孔,降低了氧的扩散速度,同时提高了MgO的沉积速度,使加入Al_2O_3微粉的低碳MgO-C材料抗氧化性能得以提高.     

氮气保护下镁砂对Al–刚玉体系物相的影响

以烧结刚玉、α-Al_2O_3微粉、金属铝粉、高纯镁砂[加入量分别为3%(质量分数)、6%、15%]为原料,酚醛树脂为结合剂,制备Al–MgO–Al_2O_3系复合材料。样品成型后经过200℃烘干后在1 300℃氮气气氛下烧结。结果表明:添加金属铝粉后样品常规物理性能显著改善。样品中的主晶相为α-Al_2O_3和Mg Al_2O_4,有金属铝残留。镁砂对金属铝–烧结刚玉耐火材料物相组成影响大,当镁砂加入量为3%时形成Al_4O_4C相,镁砂加入量为6%或15%时,新相为Al_4C_3,未检测到Al_4O_4C相,镁砂添加量为15%时能检测到方镁石相。镁砂加入量大于或等于6%时,α-Al_2O_3颗粒或细粉表面形成的镁铝尖晶石包裹刚玉结构,将α-Al_2O_3表面包覆,阻断Al_4C_3与α-Al_2O_3反应生成Al_4O_4C。最后建立了该体系中新相形成机理的反应模型。     

镁铝尖晶石对铝–刚玉复合材料结构和性能的影响

以板状刚玉、电熔白刚玉、α-Al_2O_3微粉、金属Al粉、Mg Al_2O_4微粉[含量分别为3%(质量分数)、6%、9%、12%和15%]为原料,酚醛树脂为结合剂制备Al–Mg Al_2O_4–Al_2O_3样品。样品经200℃烘干后于1 300℃氮气气氛烧成。结果表明:样品常温耐压强度呈增加趋势、样品高温抗折强度增加。样品中除主晶相刚玉和镁铝尖晶石固溶体外,形成新相Al4O4C、Al N–Al2OC固溶体和少量AlxOyNz等,还有部分金属铝粉剩余。样品中金属铝的含量为12%,但经1 300℃氮气气氛烧成后,样品中既无独立Al N,也无独立的Al4C3存在,而是以Al N–Al2OC固溶体形式存在,因此不会出现因Al N或Al4C3水化导致样品性能降低或样品完全散裂的现象。样品中有AlxOyNz相生成,但因烧成温度低,未能检测到Mg Al ON。     

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。     

MgAlON-MgAl_2O_4复合材料的制备与性能研究

为了制备具有良好性能的MgAlON-MgAl_2O_4复合材料以替代含铬耐火材料,以电熔镁铝尖晶石(粒度1~3、≤1和≤0.074 mm)、活性α-Al_2O_3粉(2~5μm)、Al粉(≤0.074 mm)、Mg O粉(≤0.044 mm)为原料,采用原位生成MgAlON的方法制备了MgAlON-MgAl_2O_4复合材料。通过调整配料中α-Al_2O_3粉+Al粉+Mg O混合粉(三者的质量比固定为76∶12∶12)的加入量(在整个固态配料中的质量分数分别为15%、20%、25%和30%)来调整MgAlON的设计生成量,研究了MgAlON设计生成量对MgAlON-MgAl_2O_4复合材料致密度、常温强度、物相组成和显微结构等的影响。结果表明:1)随着α-Al_2O_3-Al-Mg O混合粉加入量的增加,复合材料中MgAlON相生成量增多;但当α-Al_2O_3+Al+Mg O混合粉加入量达到30%(w)时,复合材料中有副产物Al4O4C生成。2)随着α-Al_2O_3+Al+Mg O混合粉加入量从15%(w)增加到25%(w),复合材料中MgAlON晶粒发育程度逐渐变好,与MgAl_2O_4颗粒的结合也逐渐紧密;但当α-Al_2O_3+Al+Mg O混合粉加入量达到30%(w)时,复合材料基质中有明显微气孔出现,致密性和均匀性变差。3)随着α-Al_2O_3+Al+Mg O混合粉加入量的增加,复合材料的烧后体积密度和显气孔率变化不大,常温耐压强度和常温抗折强度变化明显,烧成线变化率由微收缩变为微膨胀。4)综合考虑,α-Al_2O_3+Al+Mg O混合粉加入量为25%(w)的试样的性能最佳。     

MgO与Al2O3对Al-MgO-Al2O3体系中MgAlON形成机理的影响

以电熔镁砂、α-Al_2O_3微粉、板状刚玉、白刚玉、金属铝及高纯镁砂为原料,铝酸镁溶胶为结合剂,氮气条件下1 700℃保温4 h分别制备了MgO基和Al_2O_3基Al-MgO-Al_2O_3复合材料。研究了氮气低氧分压条件下MgO和Al_2O_3稳定性差异对Al-MgO-Al_2O_3复合材料微观结构的影响并揭示了MgO基和Al_2O_3基中MgAl ON形成机理。结果表明:在氮气低氧分压条件下,MgO比Al_2O_3更不稳定;在1 000℃以上随着温度的升高,体系MgO和Al_2O_3反应形成MgAl_2O_4,随着温度的升高,C-O_2反应的进行,体系内氧分压逐渐降低,MgO不稳定,分解为Mg(g)和O_2(g)。在MgO基体系中,MgO分解量较多,导致局部氧分压升高,金属Al部分将被氧化成Al_2O(g),与N_2(g),Mg(g)和O_2(g)发生反应,生成片状MgAl ON:Al_2O(g)+O_2(g)+N_2(g)+Mg(g)→MgAl ON(s)。而在Al_2O_3基体系中,由于MgO分解量减少,氧分压较低,高温下金属Al转变成Al(g),与N_2(g),Mg(g)和O_2(g)反生反应生成板片状MgAl ON:Al(g)+O_2(g)+N_2(g)+Mg(g)→MgAl ON(s)。     

铜冶炼炉用镁铬砖的性能优化研究

为了提高炼铜炉用镁铬砖的性能,在原有镁铬砖生产配方的基础上分别引入铁铝尖晶石粉、α-Al_2O_3微粉及α-Al_2O_3微粉+PC-F减水剂,以亚硫酸纸浆废液为结合剂,混合后在1 000 t压力机上成型为标砖,干燥后经1 700℃保温6 h烧成。检测烧后试样的体积密度、显气孔率、常温耐压强度、抗热震性、抗铜渣侵蚀性等,并通过扫描电子显微镜观察烧后试样的显微结构。结果表明:1)在镁铬砖中引入α-Al_2O_3微粉能有效提高砖的致密度、强度、抗热震性和抗铜渣侵蚀性,尤其是同时加入PC-F减水剂时。2)向镁铬砖中引入α-Al_2O_3微粉,烧结过程中Al_2O_3会与镁铬砖中的CaO、SiO_2反应生成低熔点物质,并呈连续状分布,能够促进物质传输和烧结;同时又能生成部分镁铝尖晶石,占据部分孔隙。     

壳聚糖凝胶注模成型Al_2O_3陶瓷的致密化及力学性能研究

以α-Al_2O_3粉为原料,BaO+Ti O2为烧结助剂,壳聚糖为有机单体,戊二醛为交联剂,采用凝胶注模法制备了Al_2O_3陶瓷坯体,利用无压烧结工艺实现了Al_2O_3陶瓷的致密化。研究了壳聚糖含量及固相含量对Al_2O_3陶瓷的显微结构及力学性能的影响规律以及壳聚糖的固化机理。试验结果表明,壳聚糖通过发生聚合反应,形成网络结构,使Al_2O_3粉原位固化。BaO+TiO_2烧结助剂通过实现液相烧结及固溶机制,促进材料致密化。随着壳聚糖含量及固相含量增加,Al_2O_3陶瓷的致密度及抗弯强度均呈先增加后降低趋势。     

氮化烧成铝–方镁石–刚玉复合材料的显微结构和反应机理

在刚玉(电熔刚玉、板状刚玉)–高纯镁砂中加入质量分数分别为0、4%、6%、10%的铝粉,在碳管炉1 600℃氮气气氛下制备Al–Mg O–Al_2O_3复合材料。结果表明:烧后试样的主晶相为刚玉和镁铝尖晶石固溶体,基质是由镁铝尖晶石固溶体、氮化铝、Al ON和Mg Al ON等增强相组成的复合结构。随铝粉含量增加,Al N、Al ON和Mg Al ON含量增加且存在未反应的铝粉。铝粉氮化机理为Al反应生成Al N,Al N与Al_2O_3固溶形成Al ON相,氧化镁或新形成的尖晶石与Al ON相固溶形成Mg Al ON相。建立了金属铝粉氮化反应模型,反应模型呈明显的环状结构:内层产物为未反应的铝和反应后形成的微孔;中间层产物为氮化铝和阿隆的复合结构;外层环带状产物为阿隆和镁阿隆的复合结构。电熔刚玉颗粒部分参与反应形成环带状镁铝尖晶石固溶体。     

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%。     

高炉内衬Al_2O_3-SiO_2湿法喷注料的开发和应用

为了研制适合高炉内衬用的Al_2O_3-Si O2湿法喷注料,以矾土为骨料,棕刚玉、硅灰、α-Al_2O_3微粉为细粉,CA70水泥为结合剂制备了Al_2O_3-Si O2浇注料,主要研究了加入α-Al_2O_3微粉、硅灰、水泥、外加剂对其流动性以及经不同温度(分别为110、1 000和1 400℃)处理后常温强度和1 400℃烧后线变化率的影响。结果表明:α-Al_2O_3微粉加入量8%(w)、硅灰加入量5%(w)和水泥加入量7%(w),是配制高炉内衬Al_2O_3-Si O2湿法喷注料的合适加入量;材料泵送性及凝结速度的调整控制是喷射成功的关键,高效减水剂、缓凝剂和速凝剂是调整施工性能的主要外加剂。     

低温预合成刚玉-尖晶石微粉在钢包浇注料中的应用

在对比研究1 200℃低温预合成刚玉-尖晶石复合微粉、活性α-Al_2O_3微粉流变性的基础上,研究了刚玉-尖晶石复合微粉对钢包浇注料性能的影响。结果表明:刚玉-尖晶石复合微粉悬浮液与α-Al_2O_3微粉悬浮液类似,均呈假塑性流体特性;分散剂WSM-R1的加入可显著降低刚玉-尖晶石微粉悬浮液的黏度;刚玉-尖晶石微粉可部分或全部取代α-Al_2O_3微粉作为浇注料基质的主要配料组成,以该微粉配制的刚玉-尖晶石浇注料具有良好的施工性能及体积稳定性,同时具有良好的抗热震性,较好的抗熔渣侵蚀和抗熔渣渗透性。     

α-Al_2O_3纤维的制备及其改性Al_2O_3复合陶瓷性能的研究

以尿素和Al(NO3)3·9H_2O为原料,通过水热反应法合成α-Al_2O_3前驱体纤维,研究了合成α-Al_2O_3前驱体纤维的形成机理和微观形貌以及不同α-Al_2O_3纤维含量对Al_2O_3复合陶瓷力学性能的影响。结果表明,α-Al_2O_3前驱体纤维主要由尿素水解产生的NH_4~+,OH~-,HCO_3~-离子和Al3+离子重新反应形成,纤维表面光滑,长度为3～6μm,长径比达到6∶1;经1100℃热处理后,α-Al_2O_3前驱体纤维分解形成α-Al_2O_3纤维,纤维表面由于气体的释放产生了许多小孔,长度稍短为1～5μm,长径比也达到6∶1。α-Al_2O_3纤维掺杂α-Al_2O_3复合陶瓷力学性能表明,当纤维含量为5.0%时,Al_2O_3复合陶瓷材料获得十分优异的综合室温力学性能:显微硬度为1907 HV,断裂韧性和抗弯强度达到5.8 MPa·m1/2和813 MPa。     

原位结合相对刚玉-尖晶石浇注料结构与性能的影响EI北大核心CSCD

以板状刚玉、电熔镁铝尖晶石、活性α-Al_2O_3微粉等为主要原料、铝酸钙水泥为结合剂,制备刚玉尖晶石浇注料。利用X射线衍射和扫描电子显微镜等研究了不同热处理温度下材料显微结构演化及对其性能的影响。结果表明:1 100℃烧成后,试样中尖晶石与氧化铝的固溶反应及八面体形貌原位尖晶石的生成使得试样有较高的中温力学性能。板片状形貌的六铝酸钙(CA6)的生成提高了1 600℃烧后试样的综合性能,试样的高温抗折强度提高近219%,达到24.18 MPa;3次热震后试样的常温抗压强度损失为15.5 MPa,强度保持率提升近14%,达到84.50%。板片状CA6的生成显著提高了浇注料试样的热震性和抗渣性。     

原位结合相对刚玉-尖晶石浇注料结构与性能的影响

以板状刚玉、电熔镁铝尖晶石、活性α-Al_2O_3微粉等为主要原料、铝酸钙水泥为结合剂,制备刚玉尖晶石浇注料。利用X射线衍射和扫描电子显微镜等研究了不同热处理温度下材料显微结构演化及对其性能的影响。结果表明:1 100℃烧成后,试样中尖晶石与氧化铝的固溶反应及八面体形貌原位尖晶石的生成使得试样有较高的中温力学性能。板片状形貌的六铝酸钙(CA6)的生成提高了1 600℃烧后试样的综合性能,试样的高温抗折强度提高近219%,达到24.18 MPa;3次热震后试样的常温抗压强度损失为15.5 MPa,强度保持率提升近14%,达到84.50%。板片状CA6的生成显著提高了浇注料试样的热震性和抗渣性。     

一维薄水铝石制备高Na-β″-Al2O3相相含量电解质材料

以水热合成的一维γ-AlOOH为原料,采用固相反应法制备了具有高Na-β"-Al_2O_3相相含量的电解质材料,研究了前驱体形貌及烧结制度对Na-β"-Al_2O_3材料的影响。结果表明:γ-AlOOH经预烧后的产物形貌为一维棒状形貌,良好的拓扑继承γ-AlOOH前驱体的一维形貌,经高温固相反应形成Na-β"-Al_2O_3相后无法进一步继承前驱体的一维结构,得到具有层片状结构的Na-β"-Al_2O_3材料。预烧可以提高β"-Al_2O_3相含量,当预烧温度为1 100℃时,β"-Al_2O_3相含量达95.7%,300℃时的电导率为0.017 S?cm~(–1)。     

活性Al_2O_3微粉种类对刚玉-尖晶石透气砖浇注料性能的影响

为探究活性Al_2O_3微粉对钢包用刚玉-尖晶石透气砖浇注料性能的影响,以质量分数分别为74%的板状刚玉、14.5%的镁铝尖晶石、8%的活性Al_2O_3微粉、2.5%的铝酸钙水泥和1%的减水剂制备了刚玉-尖晶石浇注料,研究了不同杂质含量和粒度分布的三种市售活性Al_2O_3微粉(分别为A、B、C)对该浇注料性能的影响。结果表明:三种活性Al_2O_3微粉中,加入粒度最小且Na_2O杂质较少的活性Al_2O_3微粉A的试样,在高温下的收缩量较小,显气孔率较低,在1 600℃时的高温抗折强度最大;显微结构分析显示,加入Al_2O_3微粉A的试样内部结构更加致密,孔洞相对较少。     

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。     

炭黑N990加入量对Al_2O_3-SiC-C出铁沟浇注料性能的影响

为了进一步改善Al_2O_3-SiC-C出铁沟浇注料的性能,以均化矾土、碳化硅、炭黑N990、α-Al_2O_3微粉、SiO_2微粉为主要原料,水泥为结合剂,制备了Al_2O_3-SiC-C出铁沟浇注料,研究了炭黑N990加入量(加入质量分数分别为1.5%、3%和4.5%)对浇注料的显气孔率、体积密度、常温抗折强度、常温耐压强度、高温抗折强度、抗氧化性和抗渣侵蚀性等的影响。结果表明:随着炭黑加入量的增加,试样的显气孔率升高,体积密度和强度降低,抗氧化性呈先降低后升高的变化趋势,抗渣侵蚀性逐渐增强。     

不同含铝微粉对原位莫来石结合SiC多孔陶瓷膜支撑体性能的影响

为降低陶瓷膜支撑体的制作成本,以SiC颗粒为骨料,分别以α-Al_2O_3微粉、ρ-Al_2O_3微粉以及Al(OH)3粉作为莫来石相的铝源,利用烧结过程中Si C微粉表面氧化产生的SiO2作为硅源,以木炭粉为造孔剂,碱式碳酸镁作为助烧结剂,于1 350℃保温3 h在空气气氛下无压烧结制备原位莫来石结合SiC多孔陶瓷膜支撑体试样,并研究了三种不同含铝微粉对试样性能的影响。结果表明:经1 350℃烧后,采用活性ρ-Al_2O_3微粉结合的试样抗折强度达到19. 9 MPa,分别高于采用α-Al_2O_3和Al(OH)3结合试样的51. 1%和33. 5%。SEM及XRD分析表明,添加活性ρ-Al_2O_3微粉的试样内部颗粒之间的颈部结合程度最好,原位生成的莫来石相最多。