气氛对原位非氧化物复合结合高铝质浇注料性能影响的研究

摘要

随着工业技术的进步，对耐火材料提出了更高的要求。传统以氧化物为基的耐火材料，难以满足当下高温行业许多苛刻的要求。大量的研究证明，氧化物-非氧化物复合耐火材料可以弥补传统耐火材料的不足。但氧化物-非氧化物复合耐火材料的制备和使用对气氛有特定要求，在不同的气氛中和不同温度下所形成的结合相不同，非氧化物与气氛组分作用的产物不同，会导致其力学性能有很大差别。
　　为改善用高铝浇注料预制成形的加热炉用锚固砖、烧嘴砖、耐磨滑块等异形耐火制品的使用性能，把原位耐火材料的理念应用到实际工作中，本课题以超低水泥矾土基高铝浇注料为研究对象，在其中引入Si粉，在氮气中加热氮化形成氧化物-非氧化物复合相，研究氮气和空气两种不同的气氛对该浇注料试样的性能的影响。在氮气中进行1450℃的受热后，检测试样的体积密度、永久线变化率、常温抗折强度、常温耐压强度和热震稳定性。研究了在空气气氛中1000℃、1200℃、1300℃和1400℃下试样的热态抗折强度，分析了材料的物相和显微结构。
　　在超低水泥高铝浇注料中引入单质Si粉，通过氮化气氛热处理后发生原位反应，主要生成了莫来石和纤维状的氮化物，可充当增强相，这些生成的产物加强了基质之间和基质与骨料的结合，改善了浇注料的高温性能。随着单质Si粉引入量的增加，热态强度也得到明显的改善。研究表明，在氮气这样的保护性气氛中，氧化物-非氧化物复合产生的这种优势得以保存。在空气气氛中，氮化物复合的材料分别经过1450℃不同时间的受热，研究了试样的常温性能、热震稳定性、热处理前后试样显微结构及物相的变化和1400℃×0.5h的热态抗折及其显微结构的变化。结果表明，该氮化物复合材料在空气气氛中受热后，非氧化物结合相部分发生了的氧化，随着受热时间的增加，作为增强相的氮化物的量减少，导致材料的性能下降。要让这类复合材料的高性能得以充分发挥，保护内部的非氧化物结合相免受氧化十分关键和必要。

目录

声明

第1章 引 言

第2章 文献综述

2.1 高铝系浇注料的发展与应用

2.2 原位反应在不定形耐火材料的应用

2.3氧化物-非氧化物复合材料的特点及在不定形耐火材料的发展

2.4 加入 Si粉对 Al2O3基耐火材料性能的影响

2.5 课题研究的目的与内容

第 3章 实验过程及性能检测

3.1 实验

3.2 检测内容及方法

第4章 氮化气氛下单质Si粉对材料性能和结构的影响

4.1 Si-N-O系热力学

4.2 材料的常温性能和热震稳定性

4.3 热态抗折强度

4.4物相组成

4.5显微结构分析

4.6小结

第 5章 空气气氛中受热后材料性能的改变及影响

5.1常温抗折性能

5.2 热态抗折强度

5.3 热震稳定性

5.4 物相组成与显微结构分析

5.5小结

第 6章 结 论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果