AlON陶瓷結(jié)合相對Al2O3-C耐火材料高溫性能的影響.pdf

1、Al2O3-C耐火材料被廣泛用于冶金連鑄工藝,如浸入式水口,塞棒以及滑板等,起到防止鋼液散流,減小夾雜物進(jìn)入以及避免鋼液氧化等作用。目前Al2O3-C耐火材料存在的主要問題是使用壽命短以及對鋼水的潛在增碳行為。針對上述問題,本論文研究了鋁碳耐火材料中氧氮化鋁陶瓷結(jié)合相的演變規(guī)律和顯微形貌特征,同時研究了其對材料高溫性能的影響規(guī)律。
　　從熱力學(xué)角度研究了Al-Si-O-C-N體系內(nèi)的物相反應(yīng),在弱還原氣氛下,SiC相和AlN相都在

2、1473K時生成,AlON相則在1846K時生成。對Al2O3-C材料的細(xì)粉基質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究表明,在1773K熱處理溫度下金屬硅發(fā)生碳化反應(yīng)生成SiC,而金屬鋁和AlN分別發(fā)生氧化反應(yīng)生成Al2O3;當(dāng)溫度升高到1873K時,Al2O3又與AlN進(jìn)一步反應(yīng)生成AlON。紅外光譜的結(jié)果表明;1773K熱處理后的試樣沒有Al-O-N鍵的吸收峰,而1873K熱處理后的試樣有明顯的Al-O-N鍵吸收峰;兩個熱處理溫度下都有Si-C鍵吸收峰位的存在

3、。從顯微形貌上看,SiC是以晶須的形式存在,頂端有液滴;AlON相在材料中是以顆粒狀的形貌存在。AlON的生成將基質(zhì)材料的耐壓強(qiáng)度從70.4MPa提高到99.8MPa,熱震后的殘余強(qiáng)度從62.1MPa提高到80.9MPa。
　　研究了Al2O3-C耐火材料制品中陶瓷結(jié)合相的組成、顯微形貌以及力學(xué)性能。結(jié)果表明:在1473K的熱處理溫度下試樣中有SiC晶須生成,金屬Al反應(yīng)生成了短片狀A(yù)lN;在1673K℃的熱處理溫度下試樣SiC和

4、AlN的衍射峰增強(qiáng),在1600℃的熱處理溫度下AlN的峰消失,其與Al2O3反應(yīng)生成了AlON,這與熱力學(xué)計算的結(jié)果相符。隨著AlON陶瓷結(jié)合相的生成,材料的耐壓強(qiáng)度從104.03MPa提高到120.54MPa,材料的高溫抗折強(qiáng)度從15.07MPa增加到22.64MPa,兩次熱震后的耐壓強(qiáng)度由78.48MPa增加到93.36MPa。
　　研究了AlON含量對鋁碳耐火材料物相構(gòu)成、顯微形貌和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:不添加AlN的試