定向金屬氮化法制備MgO-AlN復(fù)合材料工藝參數(shù)研究.pdf

1、連鑄技術(shù)的發(fā)展對滑板(特別是鈣處理鋼用滑板)用材料提出了更高的要求，而氧化鎂材料耐高溫，抗堿性渣性能好，非常適合在這樣的苛刻條件下工作，但它致命的缺點(diǎn)是抗熱震穩(wěn)定性較差，不能經(jīng)受多次反復(fù)滑動(dòng)澆鑄。相比之下，氮化鋁材料具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)和較低的熱膨脹系數(shù)，正好可以彌補(bǔ)氧化鎂質(zhì)材料的缺點(diǎn)，且還具有對熔融金屬的潤濕性差、抗鋼水和抗渣侵蝕性強(qiáng)等優(yōu)良性能，將其與氧化鎂質(zhì)材料復(fù)合，有望成為新一代兼具優(yōu)良抗熱震穩(wěn)定性和抗侵蝕性的耐火材料。 本

2、論文將作為觸發(fā)劑的金屬鎂粉直接與電熔鎂砂顆粒混合，松散堆積成圓柱狀作為預(yù)形體，然后作為母材的鋁錠在高溫下氮?dú)鈿夥罩?，向上滲透到預(yù)形體中，同時(shí)發(fā)生氮化原位生成MgO/AlN復(fù)合材料。采用X-射線衍射儀、光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡能譜儀和電子探針等手段分析了產(chǎn)物的物相組成、顯微結(jié)構(gòu)和微區(qū)成份分布，并探討了復(fù)合材料的生成機(jī)理。 具體研究內(nèi)容包括： 一、以純鋁錠為母材，以電熔氧化鎂顆粒為填充劑材料，研究了Mg粉添加量、溫度、處理

3、時(shí)間等工藝參數(shù)對制備過程的影響，探討了復(fù)合材料生成機(jī)理。結(jié)果表明，Mg在整個(gè)反應(yīng)過程中起到激發(fā)和促進(jìn)鋁熔體滲透、氮化和降低反應(yīng)體系中氧分壓的作用，當(dāng)不添加Mg粉時(shí)，鋁熔體的滲透和氮化都難以進(jìn)行。溫度的升高，既降低了鋁熔體的粘度，提高了滲透速率，又增加了鋁氮化反應(yīng)的動(dòng)力。隨著Mg含量的增加和溫度的升高，鋁熔體的滲入量和氮化率都在增加，但在Mg含量和溫度都較高的情況下，得到試樣內(nèi)部的結(jié)構(gòu)較疏松。在制備過程的初始階段，鋁熔體的滲透和氮化都很劇

4、烈，得到的試樣內(nèi)部以氮化鋁陶瓷相為主，隨著處理時(shí)間的延長，鋁的滲透量急劇增加，得到試樣內(nèi)部的基質(zhì)相中殘留大量的金屬鋁相，進(jìn)一步延長處理時(shí)間，滲透進(jìn)去的鋁逐漸氮化完全。 二、采用Al-Si合金熔鑄的鋁錠作為母材，對比分析了合金元素Si在定向金屬氮化法制備MgO/AIN復(fù)合材料過程中所起的作用。結(jié)果表明，Si可以顯著降低鋁熔體的粘度，對鋁熔體的滲透起到促進(jìn)作用；但在低溫下，對鋁熔體的氮化起到阻礙作用，隨著溫度的升高，又逐漸轉(zhuǎn)化為促進(jìn)