SiC/Sialon复相耐火材料和Sialon/SiCp陶瓷复合材料的制备与性能

摘要

该文利用廉价的高岭土和SiC为主要原料制备出性能优良的SiC/Sialon复相耐火材料,开发出工业应用的耐火材料产品,并利用高岭土合成的Sialon粉,制备出性能优良的Sialon/SiCp陶瓷复合材料.在SiC颗粒级配研究的基础上,详细研究了利用铝热还原高岭土直接氮化合成SiC/Sialon复相耐火材料的工艺过程和Sialon相Z值的控制方法.系统地研究了烧结工艺、Sialon相Z值和Sialon相含量对SiC/Sialon复相耐火材料耐压强度、抗折强度、抗热震性能和抗氧化性能的影响.利用高岭土在1450℃×2h的工艺下合成出纯度为91.8％的β′-Sialon粉末.Sialon/SiC陶瓷复合材料无压烧结研究表明,材料的最佳烧结工艺为1 500℃ ×2h;随着SiC含量的增加,复合材料的体积密度逐渐下降、显气孔率逐渐升高、抗折强度先增后减、维氏硬度逐渐增加.当SiC含量为10％时材料综合性能最佳,体积密度为3.06g/cm3、显气孔率为2.4％、抗折强度为389.5MPa、维氏硬度为18.4GPa.随着SiC含量的增加,复合材料断裂韧性增加.SiC含量对复合材料力学性能的影响,可从SiC细化晶粒和阻止烧结致密化两方面的作用进行解释.Sialon/SiC复相耐火材料的断口为典型的沿晶断口.

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1.1 SiC的结构、性能

1.2 Sialon的结构和性能

1.3 Sialon粉体合成的研究

1.4 SiC在耐火材料(窑具)中的应用

1.5 SiC/Sialon复相耐火材料的研究

1.6 Sialon陶瓷的研究

1.6.1 β′-Sialon陶瓷

1.6.2 α′-Sialon陶瓷

1.6.3(α′+β′)-Sialon陶瓷

1.6.4第二相颗粒强化Sialon陶瓷复合材料

1.7论文的主要研究内容及意义

第二章利用粘土直接合成SiC/Sialon复相耐火材料

2.1实验原料

2.2实验过程及实验方法

2.2.1反应烧结设备

2.2.2试样制备

2.2.3试样性能检测

2.3 SiC级配的研究

2.3.1级配理论

2.3.2 SiC级配方案的确定

2.4 SiC/Sialon复相耐火材料的合成

2.4.1合成温度和时间对材料致密化的作用

2.4.2合成时间对Sialon相生成量和N含量的作用

2.5复相材料的组织与结构

2.6利用高岭土直接合成SiC/Sialon复相材料的机理

2.7本章小结

第三章SiC/Sialon复相耐火材料中Sialon相Z值的控制

3.1 Sialon相Z值的控制原理

3.2不同Z值赛隆的组元配比计算

3.3实验过程及实验方法

3.3.1实验原料

3.3.2试样的制备

3.3.3 Sialon相Z值的测定

3.4不同Z值SiC/Sialon复相材料的物相分析

3.5 Al/Si比对Sialon相Z值的影响

3.6不同Z值β/-Sialon相的显微组织

3.7不同Z值Sialon相结构的计算机模拟

3.8本章小结

第四章SiC/Sialon复相耐火材料的强度

4.1实验材料

4.2实验方法

4.2.1原料配比

4.2.2试样制备

4.2.3复相耐火材料强度的测定

4.3复相耐火材料致密化的影响因素

4.3.1 Sialon含量的作用

4.3.2不同Z值配料比的作用

4.4复相耐火材料的物相分析

4.5复相耐火材料的强度

4.5.1合成工艺对复相耐火材料强度的影响

4.5.2 Sialon相含量对复相耐火材料强度的影响

4.5.3 Z值配料比对复相耐火材料强度的影响

4.6 SiC/Sialon复相材料的断裂特点

4.7本章小结

第五章SiC/Sialon复相材料的抗热震性能

5.1材料的抗热震性能

5.2实验原料和试样的制备

5.3材料性能的测定

5.3.1抗热震性的测定

5.3.2材料的热震断口分析

5.4 Z值对SiC/β'-Sialon复相材料抗热震性的影响

5.5 Sialon含量对复相耐火材料抗热震性能的影响

5.6 SiC/Sialon复相材料的热震断口

5.7本章小结

第六章SiC/Sialon复相耐火材料的高温氧化行为

6.1实验原料与试样制备

6.2实验方法

6.2.1氧化性的测定

6.2.2氧化组织分析

6.3不同Z值SiC/β'-Sialon复相材料的氧化行为

6.4 SiC/Sialon复相耐火材料的氧化动力学

6.5复相耐火材料的氧化显微组织与结构

6.6本章小结

第七章SiC/Sialon复相耐火材料工业制品的开发

7.1工业应用SiC/Sialon复相耐火材料的性能

7.2 SiC/Sialon复相材料在铝熔化炉上的应用

7.3 SiC/Sialon在高炉内衬和陶瓷窑具上的应用

7.4本章小结

第八章Sialon/SiCp陶瓷复合材料的制备及性能

8.1实验原料

8.2实验方法

8.2.1 β′-Sialon粉末的制备

8.2.2 β′-Sialon/SiCp陶瓷复合材料的制备

8.2.3性能测试方法

8.3 Sialon粉末的合成

8.4 Sialon/SiCp陶瓷复合材料的烧结致密化

8.4.1烧结温度和烧结时间的作用

8.4.2 SiC含量的作用

8.5 Sialon/SiCp陶瓷复合材料的性能

8.5.1烧结工艺对材料性能的影响

8.5.2 SiC含量对材料性能的影响

8.6 Sialon/SiCp陶瓷复合材料的结构和断口组织

8.6.1材料的物相分析

8.6.2材料的组织分析

8.7本章小结

第九章结论

参考文献

致谢

作者简介

攻读博士学位期间撰写的论文及专著

攻读博士学位期间获得的科研奖励