氧化物-非氧化物复合材料的显微结构特征

利用SEM、TEM及HREM研究了氧化物-非氧化物复合材料的显微结构特征。结果表明(1)在氧化物基体中引入非氧化物,非氧化物颗粒将穿插于氧化物颗粒构成的骨架中;在非氧化物基体中引入氧化物,氧化物颗粒将弥散于非氧化物颗粒构成的编织状结构的空隙处。(2)氧化物与非氧化物之间的结合方式可分为(a)直接结合(在没有助烧剂、直接烧结的情况下);(b)通过晶界非晶质薄膜相结合(在有助烧剂奉与的直接烧结和反应烧结的情况下)。(3)所研究的试祥中普遍存在有微裂纹,这些微裂纹将有助于材料抗热震性的改善。     

粘土还原氮化合成O'-Sialon基复合材料

采用高峰土碳热还原氮化合成O’-Sialon基复合材料。结果表明,在一定实验条件下,当烧结温度较低时(1400 ℃),碳热还原的最终产物为O’-Sialon、Si3N4;烧结温度较高时(1500℃),最终产物为O’-Sialon、SiC;温度处于两者之间时(1450℃),O’-Sialon、Si     

尖晶石不烧制品的组成、结构和力学性能

研究了全天然原料合成的矾土基尖晶石分别与电熔镁砂和亚白刚玉混合制备的不烧试样的组成、结构和力学性能;分析了试样经高温处理后基质和颗粒中的尖晶石相组成及化学成分的变化规律。     

大力发展优质合成耐火原料

进入新世纪,应根据我国耐火原料资源丰富的优势,加快发展有自己特色的矾土基和镁砂基的优质合成耐火原料.它们可分为均质料、改性料、转型料三种类型.     

加入SiC、SiAlON对刚玉-SiC-SiAlON材料组成、结构和力学性能的影响

以刚玉和8%Si粉为原料,1500℃埋碳烧后得刚玉-SiC-SiAlON复合材料.本文研究在加入8%Si粉基础上,另加入0～10%SiC或SiAlON粉对刚玉-SiC-SiAlON复合材料组成、结构和力学性能的影响.结果表明:加入SiC或SiAlON首先可促进Si反应完全,生成更多非氧化物使试样微膨胀量增加,重量增加;同时使试样的显气孔率提高,常温抗折强度降低;加入SiC使试样的结构疏松,高温力学性能下降;但由于生成较多O-SiAlON以及气孔率提高使试样的抗热震性明显提高;加入SiAlON,试样中生成较多的SiC,并有粒状的β-SiAlON存在,可明显提高试样的高温力学性能.     

低碳Al2 O3-β-SiAlON烧成滑板的热机械性能及显微结构

用10%的矾土基β-SiAlON替代普通铝碳烧成滑板中的部分炭素材料和刚玉,研究了低碳Al2O3-β-SiAlON烧成滑板的高温抗折强度、抗热震性能及显微结构。研究结果显示:这种滑板材料与普通烧成铝碳滑板材料相比较,碳含量降低了4%~6%,但在中、高温(1000~1400℃)强度有明显提高,抗热震性略有改善。其主要原因是引入的矾土基β-SiAlON与刚玉之间有较紧密的直接结合,起到了强化、韧化的作用。     

C-Si复合还原氮化合成矾土基β-SiAlON

设计β-SiAlON的z值为3,以68%的生矾土(粒度≤0.074mm,烧后Al2O3含量约68%)、13%的硅粉(粒度≤0.021mm)和19%的炭黑(粒度≤5μm)为原料混合均匀后,装入坩埚中,在氮化炉中分别于1100℃、1200℃、1300℃、1350℃、1400℃、1450℃、1500℃和1550℃氮化处理6h后,测氮化后试样的质量变化率,并借助XRD、SEM及EDS等手段,同时研究了C-Si复合还原氮化合成矾土基β-SiAlON的反应过程。研究结果表明:(1)采用C-Si复合还原氮化的试样,在1100~1200℃时主要是Si与氮气和SiO2反应生成的Si2N2O;1300~1400℃时,C开始参与还原氮化反应,体系中开始有β-SiAlON生成;1450~1550℃时,β-SiAlON量逐渐增多,1500℃达到最大值。(2)与单一采用C、Si的试样相比,采用C-Si复合还原氮化的试样生成的β-SiAlON含量相对高,结晶形貌相对较好。     

CeO2 和MgO助烧剂对矾土基莫来石合成料烧结的影响

以高铝矾土碎矿(w(Al2O3)为75%~84%)和煤矸石(w(Al2O3)约45%)为原料,按矾土基莫来石合成料的设计成分要求(w(Al2O3)为68%~72%)进行配比,于1500~1700℃分别保温3h煅烧合成了矾土基莫来石,并分别研究了助烧剂CeO2和MgO单独加入,CeO2 MgO复合加入,复合加入时CeO2与MgO的比例以及复合加入量对矾土基莫来石合成料烧结性能的影响。结果表明:加入CeO2 MgO复合助烧剂比单独加入CeO2或MgO的促烧结效果要好,当CeO2 MgO外加量为0.75%,CeO2与MgO质量比为1/1时,可使试样的烧结温度降至1600℃(不加助烧剂的为1700℃),得到显气孔率0.9%,体积密度为2.84g·cm-3,荷重软化开始温度为1570℃的合成莫来石;显微结构分析表明,此合成料荷重软化温度较高的原因是发育良好的柱状莫来石构成了交错连锁的网络结构,同时TiO2大部分固溶在莫来石晶体中。     

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。     

不烧Al-Si复合低碳Al2O3-β-SiAlON材料的抗氧化性能

采用大试样高温热重分析仪研究了不烧Al-Si复合低碳Al2O3-β-SiAlON材料(MAC-F)的抗氧化性,并与Al-Si复合不烧铝碳滑板材料(MAC-S)进行了比较。结果表明(1)两种材料在250~1100℃氧化时的质量变化规律相似,在500℃以前均处于质量损失状态;从500℃开始试样处于质量增加状态,500~1100℃之间两种材料质量变化率的增加量差别不大;1100℃以上材料MAC-S的质量变化率的增加量明显提高,而材料MAC-F质量变化率的增加量稍有降低。(2)1500℃氧化后,材料MAC-F质量增加率明显低于材料MAC-S的,氧化层很薄,厚度仅0.5mm。材料MAC-F的氧化层中有较多的短柱状莫来石晶体,均匀地分布在刚玉骨架结构的空隙中,形成致密的结构,对氧气进入材料的内部起到了阻碍作用。其氧化层表面覆盖着一层由莫来石和少量玻璃相组成的光滑薄膜,更有效阻碍了氧气向内部的渗透。因此,材料MAC-F与材料MAC-S相比,抗氧化性能更为优异。