原位生成βsialon陶瓷結(jié)合相及其對(duì)al2o3c耐火材料性能的影響

1、A D i s s e r t a t i o nS u b m i t t e di nP a r t i a lF u l f i l l m e n to f t h eR e q u i r e m e n t sf o rt h eD e g r e e o f M a s t e r i nE n g i n e e r i n gI n — F o r m a t i o n o f B ．S i a l o nC e r

2、 a m i c l n - s i t uo r m a t i o n O I e r a D —B o n d i n g P h a s e sa n d T h e i r E f f e c t o n A 1 2 0 3 ·- CR e f r a c t o r y P r o p e r t i e sM a s t e r ．C a n d i d a t e ：M a j o r ：S u p e r v

3、 i s o r ：D e n g X i n gM a t e r i a l sS c i e n c e a n d E n g i n e e r i n gP r o f ．L iX i a n g c h e n gW u h a n U n i v e r s i t y o fS c i e n c e a n d T e c h n o l o g yW u h a n 4 3 0 0 8 1 ，P ．R ．C h i

4、 n a摘要通過(guò)砧2 0 3 ．c 耐火材料中的陶瓷結(jié)合相來(lái)提高材料的綜合熱物理性能，可有效改善鋼鐵冶煉連鑄系統(tǒng)用耐火材料的可靠性和服役壽命。本文主要通過(guò)在A 1 2 0 3 ．C耐火材料中引入A l 粉、S i 粉以及催化劑納米N i 粉，于材料中原位生成q ' 1 3 ．S i a l o n陶瓷結(jié)合相，研究了其對(duì)A 1 2 0 3 ．C 耐火材料性能的影響。具體研究?jī)?nèi)容與結(jié)果如下：1 ．運(yùn)用擬拋物線規(guī)則估算了1 4 0 0

5、 ℃下B ．S i a l o n 的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由生成能與其Z值的關(guān)系：△，G ￡所咖= 5 ．2 4 7 2 2 —4 0 4 ．4 2 1 z 一3 5 9 ．0 3 9 ( k J ／m 0 1 ) 。通過(guò)熱力學(xué)計(jì)算出了1 4 0 0 ℃下S i —A 1 —0 ．N ．C 體系的區(qū)域優(yōu)勢(shì)圖。表明在1 4 0 0 ℃的氮?dú)鈿夥障?，S i 3 N 4 與A I N 將會(huì)穩(wěn)定存在。若向該體系中加入A 1 2 0 3 ，從熱力學(xué)角度上

6、看D ．S i a l o n 是可以生成的。2 ．以不同粒度的剛玉、石墨、A 1 粉、s i 粉及A 1 2 0 3 粉為原料，并加入納米N i粉制備了A 1 2 0 3 ．C 耐火材料，研究了氮化溫度對(duì)試樣的顯微結(jié)構(gòu)、物相演變及性能的影響。結(jié)果表明：試樣分別經(jīng)1 0 0 0 ℃與1 2 0 0 ℃氮?dú)鈿夥障聼崽幚砗?，試樣中都只有S i C 與A I N 新相生成，S i C 在兩個(gè)熱處理溫度下都以晶須的形式存在；而A I N則在1

7、0 0 0 ℃下呈顆粒狀，1 2 0 0 ℃下轉(zhuǎn)變成晶須狀。繼續(xù)提高熱處理溫度至1 4 0 0 ℃，A 1 N 消失，試樣中生成了片狀的1 3 ．S i a l o n 。隨著熱處理溫度的升高，試樣的常溫耐壓強(qiáng)度從9 0 ．5 7M P a 增加到1 4 8 ．6 7 M P a ，常溫抗折強(qiáng)度從2 2 ．8 3 M P a 增加到3 3 ．0 2M P a 。經(jīng)1 4 0 0 。C 熱處理后試樣中生成的片狀p ．S i a l o n

8、 陶瓷結(jié)合相對(duì)材料熱震穩(wěn)定性有較大的提高，經(jīng)過(guò)兩次水冷熱震后，材料的耐壓強(qiáng)度只降低了4 ．5 M P a 。3 ．研究了納米N i 粉含量對(duì)試樣顯微結(jié)構(gòu)、物相演變及性能的影響。結(jié)果表明：經(jīng)1 2 0 0 。C 氮?dú)鈿夥諢崽幚砗?，各試樣中都生成了A 1 N 與S i C 晶須。經(jīng)1 4 0 0 9 C 熱處理后，未加入納米N i 粉的試樣中只有A I N 和S i C 新相的生成，而加入納米N i 粉的試樣中可以原位生成B ．S i a

9、l o n 結(jié)合相。隨著納米N i 粉加入量的增多，1 3 - S i a l o n 相z 值不斷增大，形貌從晶須狀轉(zhuǎn)變成長(zhǎng)柱狀，最終在納米N i 粉加入量為1 ．5 w t ％的試樣中形成大量片狀p - S i a l o n 。片狀p - S i a l o n 沿著( 1 1 1 ) 、( 2 1 0 ) 和( 1 0 1 ) 三個(gè)晶面不斷生長(zhǎng)發(fā)育而形成的。隨著D ．S i a l o n 結(jié)合相生成以及形貌的不斷轉(zhuǎn)變，試樣的常