原位生成β-Sialon陶瓷結(jié)合相及其對Al2O3-C耐火材料性能的影響.pdf

1、ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterinEngineeringIn—FormationofBSialonCeramiclnsituormationOIeraD—BondingPhasesandTheirEffectonA1203CRefractoryPropertiesMasterCandidate：Major：Su

2、pervisor：DengXingMaterialsScienceandEngineeringProfLiXiangchengWuhanUniversityofScienceandTechnologyWuhan430081，PRChina摘要通過砧203c耐火材料中的陶瓷結(jié)合相來提高材料的綜合熱物理性能，可有效改善鋼鐵冶煉連鑄系統(tǒng)用耐火材料的可靠性和服役壽命。本文主要通過在A1203C耐火材料中引入Al粉、Si粉以及催化劑納米Ni粉，于

3、材料中原位生成q13Sialon陶瓷結(jié)合相，研究了其對A1203C耐火材料性能的影響。具體研究內(nèi)容與結(jié)果如下：1運用擬拋物線規(guī)則估算了1400℃下BSialon的標準吉布斯自由生成能與其Z值的關(guān)系：△，G￡所咖=524722—404421z一359039(kJ／m01)。通過熱力學(xué)計算出了1400℃下Si—A1—0NC體系的區(qū)域優(yōu)勢圖。表明在1400℃的氮氣氣氛下，Si3N4與AIN將會穩(wěn)定存在。若向該體系中加入A1203，從熱力學(xué)角度

4、上看DSialon是可以生成的。2以不同粒度的剛玉、石墨、A1粉、si粉及A1203粉為原料，并加入納米Ni粉制備了A1203C耐火材料，研究了氮化溫度對試樣的顯微結(jié)構(gòu)、物相演變及性能的影響。結(jié)果表明：試樣分別經(jīng)1000℃與1200℃氮氣氣氛下熱處理后，試樣中都只有SiC與AIN新相生成，SiC在兩個熱處理溫度下都以晶須的形式存在；而AIN則在1000℃下呈顆粒狀，1200℃下轉(zhuǎn)變成晶須狀。繼續(xù)提高熱處理溫度至1400℃，A1N消失，試

5、樣中生成了片狀的13Sialon。隨著熱處理溫度的升高，試樣的常溫耐壓強度從9057MPa增加到14867MPa，常溫抗折強度從2283MPa增加到3302MPa。經(jīng)1400。C熱處理后試樣中生成的片狀pSialon陶瓷結(jié)合相對材料熱震穩(wěn)定性有較大的提高，經(jīng)過兩次水冷熱震后，材料的耐壓強度只降低了45MPa。3研究了納米Ni粉含量對試樣顯微結(jié)構(gòu)、物相演變及性能的影響。結(jié)果表明：經(jīng)1200。C氮氣氣氛熱處理后，各試樣中都生成了A1N與Si

6、C晶須。經(jīng)14009C熱處理后，未加入納米Ni粉的試樣中只有AIN和SiC新相的生成，而加入納米Ni粉的試樣中可以原位生成BSialon結(jié)合相。隨著納米Ni粉加入量的增多，13Sialon相z值不斷增大，形貌從晶須狀轉(zhuǎn)變成長柱狀，最終在納米Ni粉加入量為15wt％的試樣中形成大量片狀pSialon。片狀pSialon沿著(111)、(210)和(101)三個晶面不斷生長發(fā)育而形成的。隨著DSialon結(jié)合相生成以及形貌的不斷轉(zhuǎn)變，試樣的