镁橄榄石、炭制备氧化物-非氧化物复合材料的机理及性能

摘要

镁橄榄石材料是一种优质耐火材料,其最大的特点是荷重软化点高,对Fe2O3的侵蚀抵抗能力强,且耐高温金属熔体及渣的侵蚀性能力也较强、不水化、化学和矿物学稳定性好,与大多数耐火材料具有良好的化学相容性,适合做耐火材料、冶金炉料、铸造型砂、陶瓷、涂料等产品。
　　 本论文采用天然镁橄榄石-碳为原料,在氩气和氮气气氛下得出MgO-SiC-C氧化物-非氧化物复合耐火材料的最佳合成制度。由于在合成的过程中出现镁损失严重的问题,故在此基础上加入Al2O3或者矾土将其转化为MgAl2O4氧化物耐火材料,从而控制镁的损失,对镁橄榄石原料进行充分的开发利用。对于MgO-SiC-C复合耐火材料的性能研究,包括烧结性能和抗氧化性能。
　　 由此得出以下结论:
　　 (1)MgO-SiC-C复合材料制备时,氩气气氛下1650℃时原料有少部分未反应,Al(Mg2SiO4:C=1:5)、A2试样(Mg2SiO4:C=1:6)的配方合成效果很好。1700℃时原料反应完全,合成效果达到最佳。当温度达到1750℃时,SiC晶体形状发生改变,MgO消失,此温度过高不利于反应的进行。氮气气氛下,在1650℃和1700℃温度下反应都不能完全进行,但在1700℃A2试样中出现了Si3N4物相。说明氩气气氛比氮气气氛更有利于反应的进行。
　　 (2)MgAl2O4-SiC-C复合材料的制备加入理论摩尔比的Al2O3时,在1700℃时结晶达到最佳,A3试样的配方结果最好,说明增加炭含量有利于反应的进行。当加入少量矾土时,1650℃温度下A3的结晶最好。1700℃时MgAl2O4晶体呈熔融状态,有成片的FeSi出现,但SiC未受温度影响。
　　 (3)研究MgO-SiC-C复合材料的烧结性能时,烧结前试样酥松多孔,不够致密。经过烧结后,试样的气孔率明显降低,体积密度增加,耐压强度增大,这说明烧结有效地促进了材料的致密化,性能得到了改善。
　　 (4)初步研究MgO-SiC-C复合材料的抗氧化性能时,氩气气氛下1650℃和1700℃温度下A1、A2试样的氧化初始温度都为1200℃,但从TG曲线的增重上看在不同温度下A1试样的增重都较小,说明A1试样的抗氧化性较好。