气化炉渣合成Ca-a-SiAlON-SiC复相材料

摘要

以气化炉渣为原料，分别在1 350、1 400、1 450和1 500℃4种温度下碳热还原氮化，利用XRD、SEM等方法研究了氮化温度对反应的影响；以1 450℃氮化产物为原料，热压烧结制备了Ca-a-SiAlON-SiC复相材料，并对此材料的力学性能进行了测试。结果表明：1)Texaco气化炉炉渣主要化学组成为SiO2、Al2O3、CaO和残余碳，其中含有很高的玻璃相和无定形物质，气化炉渣为多孔结构，残余碳多为海绵状多孔结构，无定形玻璃相较为致密；2)低温氮化产物主晶相为βB-SiAlON和Ca-a-SiAlON，高温氮化产物主晶相为Ca-a-SiAlON和SiC，提高氮化温度更有利于CaO固溶于SiAlON形成Ca-a-SiAlON，在1 450℃碳热还原氮化可合成主要组成为Ca-a-SiAlON和SiC的复相粉体；3)随着热压温度的升高，Ca-a-SiAlON-SiC复相材料致密化程度增加，硬度和断裂韧性均有提高，添加剂对材料的力学性能影响较大，复相材料硬度可达18 GPa，断裂韧性为5．2 MPa·m1/2。