关键词： 铝碳耐火材料   膨胀石墨   碳纳米管   力学性能   抗热震性  

摘要： 为充分发挥低维纳(微)米材料的协同强韧化作用，以板状刚玉、活性氧化铝微粉、单质硅、纳米炭黑为原料，以热固性酚醛树脂为结合剂，分别引入膨胀石墨(EG)、预合成碳纳米管改性的膨胀石墨(EG-CNTs)以及表面负载含镍催化剂的膨胀石墨(EG-Ni),经混料、成型、固化后，再经800、1 000、1 200和1 400℃保温3 h热处理，制备了低碳铝碳耐火材料。研究了膨胀石墨种类(EG、EG-CNTs、EG-Ni)对铝碳耐火材料结构演变及性能的影响。结果表明：1)引入EG-CNTs、EG-Ni的试样的常温抗折强度比引入EG的试样的提高很多，因为EG-CNTs、EG-Ni均能促进试样中SiC晶须的形成，从而起到了很好的增强作用。2)引入EG-Ni的试样的抗热震性最好，因为EG-Ni可以原位生成碳纳米管，伴随有碳纳米管/SiC晶须的原位协同增韧的作用，可以显著提高材料的抗热震性。

关键词： 低碳MgO-C耐火材料   C/MgO复合粉   燃烧合成   强化效果  

摘要： 将燃烧合成的C/MgO复合粉(CN0)以及CNTs/MgO复合粉(CN1)分别加入低碳MgO-C耐火材料中,对比含不同形貌碳的复合粉对低碳MgO-C耐火材料的强化效果,研究了C/MgO复合粉对低碳MgO-C耐火材料体积密度、显气孔率、耐压强度、抗折强度、抗氧化性、抗热震性和抗渣性的影响。结果表明:复合粉的添加可以降低耐火材料的显气孔率,其中添加CNTs/MgO复合粉的试样CM6的显气孔率(12.5%)比空白试样CM0的显气孔率(13.6%)降低8.1%,比添加C/MgO复合粉的试样M6降低8.8%。此外,添加CNTs/MgO复合粉对耐火材料的抗热震性及残余强度改善程度较大,M6具有最高的残余强度保持率但残余强度最低,CM6具有最高的残余强度(2.5 MPa),比CM0(2.2 MPa)高13.6%。添加CNTs/MgO复合粉的低碳MgO-C试样的抗渣侵蚀性能提高,侵蚀指数最佳为1.09,较CM0减小21.6%,较M6减小6.0%。添加CNTs/MgO复合粉可以提高耐火材料的抗氧化性,CM6的氧化系数为56.44%,与CM0相比降低了11.81%。

关键词： 球形镁碳复合骨料   镁碳耐火材料   抗热震性能   裂纹扩展   断裂韧性  

摘要： 目前钢包用镁碳耐火材料中较高的碳含量会导致耐火材料向钢水中增碳,并且会使材料有较高的导热系数,导致热量的大量损失。降低碳含量则会导致材料的抗热震性能显著下降,而改变碳源的引入方式可以提高材料的使用性能,为降碳工作提供可能。针对上述问题提出了一种以成球造粒法制备球形镁碳复合骨料,并替代鳞片石墨以提高材料抗热震性能的新方法。结果表明:将球形镁碳复合骨料引入到镁碳耐火材料后,材料的力学性能和抗热震性能均有所提高,其中1100与1550℃热处理后最佳替代量耐火材料的抗折强度与断裂能分别提高了27.93%、15.17%和4.12%、8.84%,热震保持率与残余强度分别提高了9.15%和0.8 MPa,并且热震后的裂纹扩展表现出更多的穿骨料断裂,这主要是球形镁碳复合骨料的加入引入了微裂纹且骨料与基质的同相烧结使基质间结合更紧密所导致的。

关键词： 复合耐火材料   镁铝尖晶石   氮化反应   镁铝合金  

摘要： 为探索煤气化用耐火材料的无铬化,本研究采用碳化硅颗粒和镁铝尖晶石细粉为主要原料制备SiC-MgAl_(2)O_(4)复合耐火材料,于流动氮气中500~1450℃热处理,对比未添加和添加4%(质量分数)镁铝合金粉的复合材料在热处理升温过程中的微观结构及性能变化,探究镁铝合金氮化烧成中形成的低维相对SiC-MgAl_(2)O_(4)复合材料性能的改善效果。结果表明,镁铝合金与热处理环境中的N 2、O_(2)的反应温度区间为650~800℃,主要反应产物为AlN和MgO。添加镁铝合金后的试样在700℃形成蜂窝状MgAl_(2)O_(4)尖晶石,增强了SiC骨料和MgAl_(2)O_(4)基质间的结合,此时试样的常温力学强度达到最高;900~1300℃时,MgAl_(2)O_(4)尖晶石由蜂窝状转变为棒状,1300~1500℃时,其再转变为片状、粒状的MgAlON尖晶石,这些形貌和物相的转变伴随体积膨胀,导致试样的强度小幅下降。镁铝合金的添加能使SiC-MgAl_(2)O_(4)在较低温度热处理下原位形成尖晶石,从而提高材料的力学性能。

关键词： 莫来石   耐火材料   冶金   窑具   航天   军工  

摘要： 莫来石具有较高的熔点,较大的硬度,良好的抗热震性、抗侵蚀性、高温力学性能等。莫来石原料多通过烧结法和电熔法合成。综述了以莫来石为原料制备的莫来石复合耐火材料在陶瓷、冶金、航天、军工、水泥、玻璃等领域的研究与应用进展,指出了莫来石在耐火材料应用中的发展趋势。

关键词： (Nb/Ta)-Al_(2)O_(3)   复合材料   浇注法   凝胶法   骨料  

摘要： 现代高温工艺要求智能耐火材料除了具有优越的热机械性能外,还具有电性能。基于耐火金属和耐火氧化物的复合耐火材料是一种很有前途的新型高温领域用智能材料,本文将导电、导热和可延展的耐火金属(如铌和钽)与粗、细颗粒氧化物陶瓷骨料(如刚玉)结合,开发出具有烧结期间低收缩、高温下抗蠕变和热震性改善的功能性耐火材料。这种智能耐火材料是通过使用陶瓷技术进行成型的,如浇注和加压注浆。开发这种新型耐火材料的第一步是生产预烧结粗颗粒(Nb/Ta)-Al_(2)O_(3)复合耐火骨料。由于骨料的性能是化学组成和形态的函数,因此它们受原材料的化学性、耐火金属的含量、烧结温度和工艺技术的影响。

关键词： 碳硅化铝   钇铝石榴石   复合材料   耐火材料   力学性能  

摘要： 以Al_(4)SiC_(4)为原料、Y2O3为添加剂,采用无压烧结制备Y_(3)Al_(5)O_(12)–Al4Si C4复合耐火材料,研究Y2O3添加量[0~5%(质量分数)]对复合材料物相组成、微观形貌与力学性能的影响,并通过DFT模拟计算Y^(3+)对Al_(4)Si C_(4)不同晶面表面能的影响。结果表明:高温下Y_(2)O_(3)与Al_(4)SiC_(4)表面固有氧化层形成共晶液相,在复合材料晶界处生成Y_(3)Al_(5)O_(12)和少量Y2SiO5。Y2O3的添加促使Al_(4)Si C_(4)晶粒沿二维平面生长,由不规则状向六方片状转变,这是由于添加剂中Y^(3+)降低了晶面的表面能。复合材料的抗折强度随Y2O3添加量增加呈现先增大后降低趋势,当Y2O3添加量为3%时,尺寸均一的六方片状Al_(4)Si C_(4)晶粒交错生长构筑成骨架结构,Y_(3)Al_(5)O_(12)弥散分布于Al_(4)SiC_(4)晶界处,Y_(3)Al_(5)O_(12)–Al4Si C4复合材料力学性能得到提升,复合材料体积密度、显气孔率和抗折强度分别为2.44 g·cm^(–3)、20.15%和52.7 MPa。

关键词： 复合耐火材料   氧化钇   钙镁铝酸盐   烧结温度   原料配比  

摘要： 坩埚耐火材料对钛合金熔炼的质量非常重要,为开发高性能新型坩埚材料,以工业Y_(2)O_(3)和Al_(2)O_(3)–MgO–CaO系粉末(AMC)为原料,制备出Y_(2)O_(3)–Al_(2)O_(3)–MgO–CaO系复合耐火材料,研究了烧结温度(1500℃、1600℃)和AMC含量(0、25%、50%、75%和100%,质量分数)对所制备耐火材料的物相组成、烧结性能(线收缩率、体积收缩率、显气孔率、体积密度)、常温耐压强度、抗热震性能和显微结构的影响。结果表明:相对于Y_(2)O_(3)和AMC材料,复合材料的性能均有所提高;提高烧结温度,其性能更佳;且随着AMC含量的提高,复合材料的线收缩率、体积收缩率、体积密度和常温耐压强度随之增大,显气孔率降低;当AMC的质量含量为75%时,1500℃烧结3 h制得复合材料的综合性能最优,其显气孔率为4.37%,常温耐压强度为274.99 MPa,3次水冷热震后残余强度为161.60 MPa,残余强度保持率为58.78%。

关键词： 铁铝尖晶石   高纯镁砂   环状结构   (Mg   Fe)Al2O4固溶体   高温韧性  

摘要： 以97高纯镁砂和电熔铁铝尖晶石为原料,电熔铁铝尖晶石的加入量为7%、加入粒度为2.5~0.3 mm,在1 600℃保温4~5 h制备方镁石-铁铝尖晶石复合耐火材料。检测材料的显气孔率、体积密度、常温耐压强度、荷重软化温度、热震稳定性和化学组成,利用SEM和EDS研究方镁石-铁铝尖晶石复合耐火材料在高温下的烧结行为。结果表明:本试验得到的方镁石-铁铝尖晶石复合耐火材料性能优异,完全能够满足水泥窑烧成带的使用。

关键词： 煤气化   无铬耐火材料   六铝酸钙   抗渣试验   碳化硅复合耐火材料  

摘要： 高铬耐火材料具有优异的抗侵蚀性,虽存在铬危害,但长期以来作为水煤浆气化炉炉衬仍无可取代。为探索煤气化用耐火材料的无铬化,本研究采用碳化硅颗粒和六铝酸钙细粉为主要原料,经混料、压制成坯、高温烧成制备了碳化硅-六铝酸钙复合耐火材料(SiC-CA_(6),SCA),以气化炉煤灰渣为试验渣,分别采用静态坩埚法和回转抗渣法于1500℃下进行抗渣试验,并与高铬材料进行平行对比,测量试样的侵蚀厚度、渗透厚度,观察裂纹,采用SEM、EDS、XRD等分析了抗渣试验前后耐火材料及渣的化学成分、相组成、微观结构等变化,以探究SCA的抗煤渣侵蚀机理。结果表明,SCA具有比高铬材料更优的抗渣渗透性和抗热震性,熔渣仅在SCA材料表面发生侵蚀反应,抗渣试验后试样内部无熔渣和裂纹。SCA的抗渣机制为:耐火材料中的SiC、六铝酸钙与熔渣在界面处反应形成了高黏度的Al_(2)O_(3)-SiO_(2)-CaO玻璃相,封堵了表面气孔,并在耐火材料表面形成了结构致密的保护膜,阻止了熔渣向材料内部的渗透;该玻璃相与熔渣成分相近,向渣中扩散溶解缓慢,具有耐侵蚀性。SCA综合性能优异,具有应用于水煤浆气化炉的潜力。