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硅粉粒度和含量对烧成Al2O3-ZrO2-C材料强度与结构的影响

方磊 , 李亚伟 , 金胜利 , 葛山 , 杨开保 , 郁书中 , 马松林 , 许承凤

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2007.03.006

选用4种不同粒度的硅粉,借助于压汞仪、扫描电子显微镜和能谱分析仪等测试手段,研究了硅粉粒度(粒度按A(d50=336.9 μm)、B(d50=123.5 μm)、C(d50=19.5 μm)、D(d50=2.21 μm)依次变小)和含量(分别为1%、3%、5%、7%)对埋炭烧成铝锆碳材料的耐压强度、孔径分布和显微结构的影响.结果表明:1)硅粉粒度和含量影响着材料的耐压强度,随着硅粉含量的增加,材料的耐压强度增大;硅粉粒度减小有利于提高强度,但硅粉粒度太细,强度反而大大降低;2)硅粉粒度和含量控制着材料的物相组成和显微结构,随着硅粉粒度减小,碳化硅晶须生成量增加,其长径比降低,逐渐形成良好网络结构,孔径分布范围也由宽变窄,气孔直径大大降低,但硅粉太细,晶须分布反而稀疏,小气孔的比孔容积也呈增加趋势;加入合适粒度和含量的硅粉还有利于氮化物在材料内部的形成.

关键词: 硅粉粒度 , 铝锆碳 , 孔径分布 , 滑板 , 碳化硅晶须 , 氮化物

埋炭气氛下碳热、铝热、硅热还原TiO2反应的热力学分析

陈希来 , 李远兵 , 谭俊峰 , 李亚伟 , 赵雷 , 雷中兴 , 金胜利

硅酸盐通报 doi:10.3969/j.issn.1001-1625.2007.01.036

通过热力学计算,探讨了埋炭气氛下碳热、铝热和硅热还原TiO2生成Ti(C,N)的可能性、生成途径、生成产物的相对稳定性以及对3种还原反应进行了对比.结果表明:埋炭气氛下,3种还原反应均可发生且生成的钛的非氧化物是以Ti(C,N)形式存在;在铝热和硅热反应中,不稳定的中间产物AlN和Al4C3会转为稳定的刚玉相,而Si3N4则转化为稳定的碳化硅或方石英;通过比较发现,碳热还原TiO2法是制备钛的非氧化物陶瓷最经济有效的方法.

关键词: 碳热法 , 铝热法 , 硅热法 , 热力学 , 埋炭气氛

镁碳质耐火材料的抗氧化研究进展

朱天彬 , 李亚伟 , 桑绍柏 , 金胜利 , 赵雷 , 李远兵 , 李淑静

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2013.05.018

介绍了镁碳质耐火材料的氧化机制,综合分析了近10年来镁碳质耐火材料抗氧化的研究成果,主要包括:材料表面涂釉技术、抗氧化剂直接添加技术、炭素原料涂层处理技术和复合粉体技术,并对今后镁碳质耐火材料抗氧化技术的研究发展方向提出了见解.

关键词: 镁碳质耐火材料 , 抗氧化性 , 抗氧化剂 , 涂层技术 , 复合粉体

不定形耐火材料中减水剂的研究及应用

赵娟 , 赵雷 , 李远兵 , 李亚伟 , 李淑静 , 金胜利 , 孔霜霜

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2009.05.023

针对不定形耐火材料中减水剂的重要作用,概述了减水剂的分类,减水剂与不定形耐火材料的作用机理,减水剂在不定形耐火材料中的研究及应用现状,并对其在浇注料中的发展前景进行了展望.

关键词: 减水剂 , 不定形耐火材料 , 流变性

焙烧炭砖孔结构和热导率与硅粉加入量的关系

李亚伟 , 陈希来 , 李远兵 , 金胜利 , 葛山 , 赵雷 , 李淑静

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2008.06.001

以电煅无烟煤(5～3、3～1、≤1及≤0.088 mm,w(固定碳)=95.17%,w(挥发分)=0.37%,w(灰分)=4.14%)、鳞片石墨(≤0.147和≤0.074 mm,w(固定碳)=96.5%)、棕刚玉粉(≤0.074 mm,w(Al2O3>)=93.5%,w(TiO2)=2.3%)和硅粉(≤0.043 mm,w(Si)=96.37%)为原料,固定骨料与细粉的质量比为60∶40,细粉中硅粉和电煅无烟煤细粉总量固定为14%(质量分数),改变硅粉加入量(质量分数)分别为3%、5%、8%、10%、14%,以液态热塑性酚醛树脂为结合剂,乌洛托品作固化剂制成炭砖,于1 400℃3 h埋炭焙烧,借助于X射线衍射仪、压汞仪、激光导热仪、扫描电子显微镜和能谱分析仪等测试手段,研究了不同硅粉加入量的焙烧炭砖的孔结构及热导率.结果表明:因炭砖焙烧过程单质硅原位反应形成β-SiC、Si2N2O和石英等陶瓷相,填充、阻隔或封闭了气孔,故硅粉加入量控制着试样内部的气孔分布、平均孔径和孔径<1 μm气孔的孔容积率;受材料组成和孔结构变化影响,炭砖的热导率也发生相应变化;随硅粉加入量增加,试样中孔径分布范围由宽变窄,平均孔径逐渐减小,<1 μm孔的容积率增加,气孔呈微孔化趋势;当试样中硅粉加入量超过8%时,气孔的平均孔径<0.3 μm,<1 μm孔容积率超过70%,试样的热导率急剧下降.

关键词: 炭砖 , 硅粉 , 孔结构 , 热导率

支持向量机算法优化制备赛隆-刚玉浇注料工艺参数

金胜利 , 李亚伟 , 李楠 , 刘旭 , 陆文聪

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2005.02.014

运用可限制过拟合、有较强预报能力的支持向量机算法(Support Vector Machine,简称SVM)对赛隆-刚玉浇注料的工艺参数进行优化,通过试验数据处理,建立了工艺参数与烧成后常温抗折强度的数学模型.留一法结果表明,用支持向量机算法优化制备赛隆-刚玉浇注料的工艺参数是可行和有效的.

关键词: 支持向量机算法 , 赛隆 , 刚玉 , 浇注料

CaO含量对刚玉质浇注料性能与显微结构的影响

李有奇 , 李亚伟 , 汪明亮 , 金胜利 , 李楠

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2005.04.009

通过控制铝酸钙水泥加入量,研究了CaO含量分别为0、0.5%、1.3%、1.7%、2.5%、3%、3.5%、4.9%、5.6%和7.5%时对刚玉质浇注料烧结性能、抗热震性和显微结构的影响,同时借助XRD、SEM、EDS和高温热膨胀仪等手段对浇注料的物相变化、热膨胀系数和显微结构进行了分析和观察.结果表明:刚玉质浇注料中CaO含量显著影响着浇注料的烧结性能、抗热震性及其显微结构,当CaO含量低于2.5%时,随着CaO含量的增加,浇注料中片状CA6逐渐增多,并伴随着大量的体积膨胀,导致浇注料体积密度下降,显气孔率上升;当CaO含量超过2.5%时,随着CaO含量增加,浇注料中CA2相含量增加,CA6相含量逐渐减少,浇注料体积密度开始增加,显气孔率下降,线膨胀率减小,CaO含量高于5.6%的浇注料出现了收缩;刚玉质浇注料的抗热震性与显微结构密切相关,CaO含量为4.9%～7.5%的刚玉质浇注料具有很好的抗热震性,这是由于浇注料基质中粒状CA2与片状CA6相互穿插,刚玉骨料边缘片状CA6向基质中生长,强化了基质与骨料的结合,同时CA2相具有低膨胀性,导致浇注料具有较高的强度保持率和抗热震性.

关键词: 二铝酸钙 , 六铝酸钙 , 刚玉质浇注料 , 铝酸钙水泥 , 热膨胀系数 , 抗热震性

定向金属氮化纯铝熔体表面Mg蒸气传质行为

金胜利 , 李亚伟 , 刘国涛 , 李远兵 , 赵雷 , 李泽亚

稀有金属材料与工程

从热力学角度分析并模拟了Mg蒸气在定向金属氮化法制备AlN材料中的相转变过程,证实了在高纯氮气气氛下Mg蒸气层的存在.按照气体扩散传质动力学原理,求出了Mg蒸气层的厚度关系式.研究表明:熔液距坩埚上沿距离、反应前沿的氧分压和初始Mg含量均影响着Mg蒸气层厚度.氧分压降低,初始镁含量的增加,Mg蒸气层厚度增加,有利于铝熔液的渗透氮化.

关键词: 定向金属氮化法 , AlN , Mg蒸气层厚度 , 热力学 , 扩散动力学

ZrO2-C质耐火材料中碳对氧化锆的稳定作用

廖宁 , 李亚伟 , 桑绍柏 , 金胜利 , 李华军

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2013.05.002

分别以粒度均＜0.045 mm的氧化钙部分稳定氧化锆、氧化镁部分稳定氧化锆和氧化钇部分稳定氧化锆为原料,酚醛树脂作为结合剂和碳源,按部分稳定氧化锆与酚醛树脂质量比为9∶1配料,研究了在埋焦炭条件下于1 600℃渗碳处理后3种部分稳定氧化锆的相组成变化,以及保护渣对渗碳处理后氧化锆稳定性的影响.结果表明:1)高温下树脂碳对氧化锆存在渗碳过程,并对氧化锆有稳定作用,促进了部分稳定氧化锆中单斜相向四方相的转化；但也发现渗碳过程对部分稳定氧化锆中的氧化钙和氧化镁稳定剂存在还原作用并引起其挥发.2)由于渗碳处理过程中部分氧化钙和氧化镁稳定剂被还原挥发,高温下空气气氛中部分稳定氧化锆随着氧化锆晶格中碳的氧化而迅速失稳；而在埋炭条件下部分稳定氧化锆晶格中碳的存在减缓了部分稳定氧化锆的失稳过程.

关键词: ZrO2-C质耐火材料 , 渗碳处理 , 碳稳定作用

铝粉、硅粉加入比例对Al2O3-ZrO2-C材料力学性能的影响

易献勋 , 李亚伟 , 桑绍柏 , 童贝 , 金胜利 , 樊海兵

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2011.03.006

在Al2O3-ZrO2-C材料中加入总质量分数为5%的铝粉和硅粉,改变试样中铝粉和硅粉的质量比(分别为0∶1、1∶4、2∶3和4∶1),经配料、混练、成型、烘干后,在埋炭(煤焦炭)气氛中分别于800、1 000、1 300和1 400℃保温3 h煅烧,然后对烧后试样进行三点弯曲试验,并测定烧后试样的平均孔径,分析烧后试样的显微结构.结果表明:铝粉、硅粉的加入比例显著影响Al2O3-ZrO2-C材料的力学性能:经800和1000℃煅烧后,试样的抗折强度、弹性模量和韧性均随铝粉加入量的增加而增大,而经1 300和1 400℃煅烧后,试样的抗折强度、弹性模量和韧性均随铝粉加入量的增加而减小;试样的平均孔径呈现出与力学性能相反的变化规律.上述这些变化规律是铝液的促烧结作用与高温下生成SiC、AlN晶须的强韧化作用和填隙作用以及生成AIN过多导致的结构疏松作用共同作用的结果.

关键词: Al2O3-ZrO2-C , 力学性能 , 显微结构 , 孔径分布

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