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烧成温度对Al2TiO5-ZrO2复合材料性能的影响

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2008.06.009

首先以平均粒径为6 μm的预合成Al2TiO5为初始原料,分散在Zr4+浓度为0.06 mol·L-1的氧氯化锆溶液中,以氨水为沉淀剂,将液相共沉淀形成的前驱体经650℃焙烧1 h,制得纳米ZrO2含量(w)分别为2%、5%、8%的Al2TiO5-ZrO2复合粉体;然后在复合粉体中加入6%聚乙烯醇(PVA)结合剂,以100 MPa压力制成53 mm×10 mm×10 mm试样,1 10 ℃干燥2 h后,经1 350、1 400、1 450、1 500℃保温2 h烧成制备了Al2TiO5-ZrO2复合材料.对烧后试样的显气孔率、抗折强度、热膨胀率进行了分析测定,借助XRD、SEM分析了Al2TiO5粉体物相组成及烧后部分试样的物相组成和显微结构,并研究了烧成温度对不同ZrO2含量试样的烧结性能、热膨胀性能、抗热震性能与显微结构的影响.结果表明:随着烧成温度的提高和ZrO2含量的增加,显气孔率与抗折强度呈现不规则的变化趋势,此种情况与预合成Al2TiO5粉磨后微粉的物相变化有关;烧成温度为1 500℃时,ZrO2含量为2%的试样,在1 250℃的热膨胀卒为0.16%,显微结构致密,抗热震性能好.

关键词: 烧成温度 , 纳米氧化锆 , 钛酸铝 , 共沉淀法

添加TiO2对铁铝尖晶石合成和烧结的影响

马淑龙 , 李勇 , 孙加林 , 王志发

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2010.06.003

以氧化铁粉、α-A12O3粉、石墨为主要原料,分别外加质量分数为0、2%、5%和8%的钛白粉,以亚硫酸纸浆废液为结合剂混练均匀后,压制成型为φ50 mm×50 mm的试样,于100℃干燥24 h,在氮气气氛中分别于1 400、1 450、1 500和1 550 ℃保温4 h煅烧,然后检测烧后试样的体积密度,并分析其物相组成和显微结构.结果表明:在氮气气氛下,TiO2的引入能降低铁铝尖晶石的合成温度,1 450 ℃煅烧后铁源几乎完全转化为铁铝尖晶石;TiO2的引入能明显促进铁铝尖晶石的烧结,引入2%质量分数的钛白粉的试样体积密度最高,物相组成最好;引入多于2%质量分数的钛白粉的试样中有一定量的Fe2TiO5-Al2TiO5固溶相生成,试样体积密度下降,而且随着温度升高,Ti4+更容易被还原而抑制Fe3+还原,从而阻碍铁铝尖晶石的合成.

关键词: 铁铝尖晶石 , 氮气气氛 , TiO2 , 烧结

再结合MgO-ZrO2 复相材料的试验研究

卜景龙 , 张会芳 , 刘志成 , 王志发 , 朱宝利

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2006.02.002

以3～2 mm、2～1 mm、1～0.5 mm、＜0.5 mm四个粒级的电熔镁砂颗粒,＜0.074 mm的电熔镁砂粉和＜0.043 mm的电熔共晶镁锆粉为原料,采用不同的电熔镁砂颗粒级配进行配料,以聚乙烯醇-木质素磺酸钙混合溶液为结合剂,以100 MPa的压力成型为53 mm×10 mm×10 mm的试样,分别在1550 ℃、1600 ℃、1650 ℃、1700 ℃、1750 ℃和1800 ℃保温2 h煅烧.检测了烧成后试样的显气孔率、体积密度和常温抗折强度,并对烧后试样进行了抗水泥熟料侵蚀试验,同时对烧后试样和抗水泥熟料侵蚀后试样进行了SEM分析.结果表明:试样在1700 ℃保温2 h煅烧后的烧结程度最高;粒度组成对试样的烧结程度影响较小;由于形成CaZrO3的体积膨胀效应以及冷却过程中C2S多晶转变的体积膨胀效应,抗水泥熟料侵蚀试验后试样的显气孔率增加,强度降低.

关键词: 电熔镁砂 , 氧化锆 , MgO-ZrO2 , 复相材料 , 抗侵蚀性 , 水泥窑

纳米N d2 O3对熔融石英析晶机制的影响

谷莹蕾 , 卜景龙 , 陈越军 , 马超 , 王志发

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2014.04.003

利用XRD及Avrami方程对纯熔融石英陶瓷试样N-0与引入3％（w）纳米Nd2 O3的熔融石英试样N-3进行等温析晶动力学过程研究。结果表明：两种试样的析晶机制相同，均为表面结构缺陷所致的不均匀成核类型，两种试样的晶粒生长方式均为二维生长伴随有一维及三维的生长方式，但加纳米Nd2 O3的试样比不加的一维及三维生长程度更大；纳米Nd2 O3的引入减少了熔融石英颗粒表面玻璃结构的“活性成核点”，增加了熔融石英颗粒表面玻璃结构的稳定性，使析晶活化能由未加Nd2 O3的874 kJ·mol-1提高到1270 kJ·mol-1，明显降低了熔融石英的析晶率。

关键词: 熔融石英 , 纳米Nd2 O3 , 析晶机制 , 动力学

熔制玻璃用坩埚抗热震性的改进

王志发

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2002.03.014

在粘土-蜡石质玻璃用坩埚的配方基础上,研究了蜡石的粒径和加入量的变化对试样抗热震性的影响.结果发现:减小蜡石的粒径与加入量均可提高试样的抗热震性,但减小蜡石粒径对提高试样的抗热震性更有效;在配料中引入少量的蓝晶石细粉,可明显提高试样的抗热震性.

关键词: 坩埚 , 抗热震性 , 玻璃熔制 , 粘土 , 叶蜡石

铝-氮化铝结合刚玉质滑板的抗氧化性能

于之东 , 卜景龙 , 王瑞生 , 王志发 , 王榕林 , 孙加林

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2005.02.008

研究了铝-氮化铝结合滑板在氧化气氛下加热升温过程中质量的连续变化特征,以及氧化前后试样的外形尺寸和强度的变化,通过热力学计算和动力学分析得知,试样在氧化过程中表现出的质量变化特性,有助于其组织结构的致密,特别是金属铝的氧化使得其在高温下形成氧化隔离层,提高了滑板的抗侵蚀能力和抗渗透能力.

关键词: 金属铝 , 氮化铝 , 滑板 , 抗氧化性

Sialon-SiC材料的氮化热力学研究

卜景龙 , 王瑞生 , 王志发 , 王榕林 , 宋焕巧 , 孙加林

材料科学与工程学报 doi:10.3969/j.issn.1673-2812.2005.02.016

以金属Al粉、Si粉、SiO2粉及SiC颗粒为原料,在常压氮气及1450℃～1550℃的氮化烧结条件下,可获得以β-Sialon为结合相的Sialon-SiC复相材料.研究结果表明:凝胶注模坯体经脱脂处理后可形成贯通的微小孔隙,提供了氮气进入坯体的通道,使氮化反应充分进行.控制氮化温度为1450℃～1550℃及氧分压Po2为10-18.8～10-17.6MPa,可使金属Al形成AlN及Al2O3,成为β-Sialon物相组成Si3N4-Al2O3-AlN-SiO2所需的成分.尽管氮化试验的气体中氧分压远大于10-176MPa,使部分AlN氧化为Al2O3和N2,但氧化过程产生的N2又使坯体该部位孔隙中的氮分压提高、氧分压降低,使Al2O3与AlN达到热力学共存状态.

关键词: Sialon-SiC , 氮化 , 热力学

Al-AlN-Al2O3复相滑板的开发与应用性能

卜景龙 , 于之东 , 杨晓春 , 王志发 , 王瑞生 , 王榕林

钢铁钒钛 doi:10.3969/j.issn.1004-7638.2004.04.005

以80%～90%板状刚玉、10%～20%金属铝为主要原料,采用1 100 ℃的高温氮化反应烧结工艺,并经800 ℃的表面氧化处理,可制得以金属铝、氮化铝为结合相、以刚玉为主晶相的Al-AlN-Al2O3复相结构材料.以其作为钢包滑动水口的滑板材质,取得了良好的应用效果.试验结果表明:熔融金属铝对刚玉颗粒间隙的填充,金属铝氮化及使用时金属铝氧化过程的体积膨胀效应,是获得滑板致密组织结构的主要原因.Al-AlN-Al2O3复相滑板的抗钢液侵蚀性能及抗热震性能优良,其使用寿命是Al2O3-C滑板的2倍.

关键词: 金属铝 , 氮化铝 , 刚玉 , 滑板 , 钢包

Al2 TiO5-ZrO2复相材料中ZrO2的相变特性

王志发 , 王榕林 , 王瑞生 , 卜景龙 , 李茹椿

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2004.06.011

以α-Al2O3、TiO2、ZrO2为主要原料,以MgO-SiO2或MgO-Fe2O3为Al2TiO5的稳定剂,经1500℃2 h烧成制得Al2TiO5-ZrO2复相材料,研究了Al2TiO5对ZrO2相变及复相材料热膨胀性的影响.试验发现:以MgO-SiO2稳定的Al2TiO5对ZrO2相变的影响显著,随复相材料中Al2TiO5含量增加,m-ZrO2相变为t-ZrO2的温度不断降低,Al2TiO5含量为58.8%的复相材料,ZrO2的相变开始温度由原1150℃降至500℃,相变结束温度为700℃.Al2TiO5-ZrO2复相材料具有低膨胀特性,其室温～1300℃的热膨胀系数仅为1.57×10-6℃-1,适于用作冶金浇钢系统的高抗热震性材料.

关键词: 钛酸铝 , 氧化锆 , 复相材料 , 相变 , 热膨胀性

碳复合材料的Si-SiO2-SiC抗氧化涂层研究

王志发 , 赵斌 , 李如椿 , 贾翠 , 卜景龙

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2006.01.011

以石墨、白刚玉、矾土熟料、α-Al2O3为主要原料制备了碳复合材料的基体试样,将基体试样置于密闭的匣钵中并用Si颗粒包埋,经1600℃1 h烧成.研究发现:在高温及缺氧气氛条件下,埋Si基体试样烧后,在基体的表面反应形成了Si-SiO2-SiC涂层,反应过程的体积膨胀效应增加了表面涂层的密实度.在常压、空气中,烧后试样于1300℃分别进行0.4 h和5 h的氧化试验,结果表明:随氧化时间的延长,试样表面的Si不断氧化,形成了连续、密实的SiO2薄膜,堵塞气体侵入的通道,赋予试样优良的抗氧化性能.在涂层与基体的结合部位为富含SiC的过渡连接层,在涂层的外表面为SiO2的表面涂层,涂层为具有良好抗热震性能的功能梯度涂层.

关键词: 碳复合材料 , 抗氧化性 , Si-SiO2-SiC涂层

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