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铝硅凝胶粉对刚玉莫来石气幕挡墙性能和显微结构的影响

王义龙 , 魏军从 , 马伟平 , 张连进 , 涂军波 , 梁小龙 , 王子军

硅酸盐通报

以临界粒径为1 mm的板状刚玉为骨料,以白刚玉为细粉,以ρ-氧化铝和硅微粉为结合剂,添加不同量的铝硅凝胶粉,浇注成型制备了中间包用刚玉莫来石质气幕挡墙,研究了铝硅凝胶粉对材料物理性能和孔径分布的影响.结果表明:随着铝硅凝胶粉的加入,试样致密度提高,强度增大;在热处理过程中,凝胶粉反应生成莫来石,体积膨胀,促进致密化,降低气孔孔径;加入较多时,使得试样过烧结.在本实验条件下,铝硅凝胶粉加入4％时,刚玉莫来石气幕挡墙性能较好.

关键词: 铝硅凝胶粉 , 刚玉莫来石 , 气幕挡墙 , 孔径分布 , 显微结构

埋炭气氛下热处理C-Al体系物相和显微结构的演变

魏军从 , 孙加林

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2013.02.002

为了研究含铝粉的碳复合耐火材料物相和显微结构的变化过程,以-195鳞片石墨和w(Al) =99％的铝粉(≤0.074 mm)为主要原料,按1∶1的质量比配料后,加入约占粉料总质量15％的酚醛树脂混合均匀,在液压机上成型.试样经250℃烘干12 h后,分别经800、1 000、1 200、1 400、1 600℃保温3h埋石墨热处理,用XRD测定烧后试样的物相,并用SEM观察其断口形貌.研究表明:800℃时,铝粉熔融,并和树脂碳在石墨边缘形成粒状Al4C3;1 000℃时,Al4C3增多并发育长大,同时开始出现AlN;1 200℃时,Al4C3发育,呈板状,同时部分氮化成纤维状的AlN; 1400℃时,Al4C3生成量减少,氮化或氧化成纤维状的AlN或Al2O3;1 600℃时,Al4C3消失,Al2O3或AlN长大、粗化.

关键词: 碳复合耐火材料 , 铝粉 , 碳化铝 , 氮化铝 , 氧化铝

硅粉对刚玉-氮化硅复合材料表面氧化膜的影响

涂军波 , 魏军从

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2010.02.002

将T-60氧化铝粉、氮化硅粉和硅粉分别按50%、37.5%和12.5%的质量分数配料混合,经压制成型后,在空气中于1 600 ℃保温2 h烧成制得刚玉-氮化硅复合材料试样,借助于XRD、SEM、EDS等研究了加入硅粉对刚玉-氮化硅复合材料表面氧化膜组成和结构的影响.结果表明:在空气中烧成的刚玉-氮化硅复合材料表面氧化膜主要由富硅玻璃相、刚玉和莫来石组成;在刚玉-氮化硅复合材料中引入硅粉能减小氧化膜厚度,并能提高氧化膜的致密程度.

关键词: 硅粉 , 刚玉 , 氮化硅 , 氧化膜

硅溶胶结合Al2O3-SiC-C铁沟浇注料的力学性能研究

魏军从 , 杨金萍 , 黄建坤 , 周如意 , 涂军波 , 王义龙

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2013.03.006

为了研究硅溶胶结合Al2O3-SiC-C材料的力学性能,以电熔棕刚玉和碳化硅为主要原料,硅溶胶为结合剂,制备了Al2O3-SiC-C铁沟浇注料,研究了其在110、300、500、700、900、1 100、1 300、1 450℃热处理后的常温物理性能和高温(1 400℃)抗折强度,并借助XRD、SEM等进行物相和显微结构分析.结果表明:随着热处理温度的升高,试样常温强度增加,烧后线变化率增大,体积密度先减小后增大,显气孔率先增大后减小,转折温度在700℃；高温抗折强度超过6 MPa.其原因在于:在中低温下,硅溶胶脱水形成—Si—O—Si—凝胶网络结构,保证了浇注料的中低温强度,700℃时因试样大量脱水而使得显气孔率最大,体积密度最小；在高温下,试样中因形成大量纤维状莫来石而为浇注料提供了较高的常温强度和高温强度.

关键词: 氧化铝-碳化硅-碳 , 铁沟浇注料 , 硅溶胶 , 常温强度 , 高温强度

镁橄榄石加入量对镁质浇注料性能的影响

魏军从 , 张连进 , 姜乐 , 宋利宽 , 王义龙 , 涂军波

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2014.04.012

为降低镁质浇注料的原料成本，用镁橄榄石骨料部分替换镁质浇注料中等粒度的镁砂骨料，研究了镁橄榄石加入量（加入质量分数分别为0、16％、32％）对不同温度（110、1000和1500℃）处理后浇注料性能的影响。结果表明：随着镁橄榄石加入量的增大，浇注料烘干后体积密度减小，显气孔率变小，强度增大；1000和1500℃热处理后，浇注料体积密度减小，显气孔率增大，强度增大，抗渣侵蚀性降低，抗渣渗透性以镁橄榄石加入量为16％（w）时最好。

关键词: 镁橄榄石 , 镁质浇注料 , 抗渣渗透性

高炉用无水炮泥的研究和应用

魏军从 , 涂军波

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2006.01.027

关键词:

刚玉氮化硅复合材料表面氧化膜的形成动力学

涂军波 , 魏军从 , 张倩 , 孙加林

硅酸盐通报

以刚玉粉和氮化硅粉为原料,借助微量热分析天平,结合X射线衍射和扫瞄电镜等检测手段,对刚玉氮化硅复合材料表面氧化膜的形成动力学机理进行了研究,并推导出了动力学方程.研究结果表明材料表面氧化膜的形成动力学可分为三个阶段:化学反应速度控制阶段,动力学方程为△W=Kc·t,其中Kc=52.21exp(-73806.3/RT);混合控制阶段,动力学方程为(△W)2+KO/Kc(△W)＝Km·t,其中Km=253.81exp(-85644.2/RT);扩散速度控制阶段,动力学方程为(△W)2=Kd·t,其中Kd=31.12exp(-66522.1/RT).

关键词: 刚玉氮化硅 , 复合材料 , 表面氧化膜 , 动力学

结合剂对氧化铝-碳化硅-碳质铁沟浇注料力学性能和显微结构的影响

魏军从 , 黄建坤 , 王义龙 , 高春辉 , 涂军波

硅酸盐通报

分别以水泥、氧化镁-硅灰和硅溶胶三种结合剂制备了氧化铝-碳化硅-碳铁沟浇注料,借助相关测试标准和SEM、EDS、XRD等测试手段对比研究了三种浇注料的力学性能、显微结构和物相组成.研究结果表明:以水泥和硅溶胶结合的浇注料常温强度较大,以氧化镁-硅灰为结合剂的浇注料常温强度最小；硅溶胶为结合剂浇注料高温抗折强度最大,氧化镁-硅灰为结合剂最小.原因在于:尽管以水泥和硅溶胶为结合剂的浇注料在高温烧成时都生成莫来石,但以水泥结合试样中只是在基质中部分生成莫来石晶体,而以硅溶胶为结合剂试样由于硅溶胶分散性好,脱水后微粒活性更高,在试样中均匀生成了大量交错分布的莫来石晶体,且长径比更大,因此显著提高了高温抗折强度；以氧化镁-硅灰为结合剂的浇注料高温生成镁铝尖晶石、镁橄榄石和堇青石,由于镁铝尖晶石促进了碳化硅的氧化,使得结构疏松,强度降低.

关键词: 氧化铝-碳化硅-碳 , 铁沟浇注料 , 结合剂 , 力学性能 , 显微结构

TiO2对C-Al体系物相和显微结构的影响

孙丽 , 魏军从 , 涂军波 , 吉秀梅

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2014.02.010

为了研究TiO2对含Al的Al2 O3-C材料的物相和显微结构的影响，按石墨、铝粉、二氧化钛粉的质量分数分别为20％、40％、40％配料，以酚醛树脂为结合剂，制成C-Al-TiO2试样，分别在800、1000、1200、1400和1600℃保温3 h埋炭热处理后，进行XRD和SEM分析。结果表明：800℃埋炭热处理后试样中有少量Al4 C3和AlN生成，TiO2未参与反应；1000℃热处理后，试样中纤维状的Al4 C3和AlN生成量增加，同时生成粒状的Al2 O3、Al4 O4 C、Al2 OC和TiC；1200℃热处理后，Al2 O3和TiC增加，Al4 C3和AlN纤维发育粗化；1400℃热处理后，纤维状的Al4 C3和AlN减少，生成的Al2 O3和TiC增多；1600℃热处理后，试样中Al4 C3大量减少，AlN基本消失，颗粒状的Al2 O3和TiC则增多，由Al4 C3或AlN氧化生成的部分Al2 O3呈无定形态。

关键词: Al2O3-C材料 , 铝粉 , 二氧化钛 , 物相 , 显微结构

氮气气氛下MgAl2O4/SiC材料的反应性能研究

魏军从 , 高春辉 , 黄建坤 , 吉秀梅 , 艾丽 , 涂军波

硅酸盐通报

为了研究氮气气氛下MgAl2O4/SiC材料的反应性能及硅粉的影响,将添加硅粉前后的MgAl2O4-SiC材料在流动氮气中经1600℃保温3h烧成,对烧结后的试样进行XRD、SEM和EDS分析.研究发现:两者材料的主要物相均为镁铝尖晶石、碳化硅、氮化硅.不添加硅粉的试样中生成的氮化硅呈长径比较大的纤维状,其生长过程符合VS生长机制；添加硅粉后的试样中生成的氮化硅根部呈柱状,顶部呈锥状,其生长是LS和VS生长机制共同作用的结果.另外,氮化烧成时MgAl2O4/SiC反应界面层中会发生离子互扩散,可能生成少量堇青石,并且C4-、Al3+、Mg2+较O2-、Si4+具有更大的扩散速度.

关键词: MgAl2O4-SiC材料 , 氮气气氛 , 氮化硅 , 生长机制