β-sialon/Al_2O_3/CaO系材料烧结性能及反应过程研究

摘要

以β-sialon、活性氧化铝微粉和纯铝酸钙水泥为原料,研究了焦炭保护情况下,在1 500～1 650℃温度范围内,sialon/Al2O3/CaO体系材料的烧结性能和物相变化,借助SEM和XRD等手段对材料的显微结构和反应过程进行了观察和分析。结果表明:该体系材料烧结性能与试样组成和烧成温度有关。温度升高,试样体积密度增加,显气孔率降低,当温度升高至1 650℃,试样烧结性能反而下降。试样在烧成过程中存在质量变化,1 500℃下烧成试样均表现为质量增加,而1 600℃以上试样表现为质量损失。从热力学分析推测烧成过程中试样内部存在复杂化学反应,在温度低于1 500℃时sialon与CO反应使碳析出,导致试样质量增加;而温度进一步升高,sialon和Al2O3将被还原形成AIl7O9N(s)和SiC(s),导致试样质量损失。X射线衍射分析显示:烧成材料中除含有刚玉、sialon相外,随烧成温度增加还出现物相变化:1 500℃形成钙黄长石相;1 600℃时钙黄长石相消失,出现了Ca-α-sialon和SiC;温度升至1 650℃,出现γ AlON。