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自蔓延制备Al4SiC4及添加Al4SiC4对Al2O3-C耐火材料性能的影响

2020-12-01阅读(271)

自蔓延制备Al4SiC4及添加Al4SiC4对Al2O3-C耐火材料性能的影响

论文摘要

Al4SiC4材料由于其高熔点（约2037℃）、良好的导热性和抗高温熔体、熔渣的侵蚀性[1],在功能耐火材料方面有着良好的应用前景。将其作为添加剂添加到含碳材料中,来改善含碳材料性能日益引起人们的关注。本课题对高温自蔓延法制备Al4SiC4粉体进行了较为系统的研究,并通过采用自制的Al4SiC4粉体作为添加剂添加到铝碳质材料中,研究其对材料性能的影响。结果表明:1、粉体制备方面:（1）采用点燃的C和Ti粉混合物为化学炉,可以通过高温自蔓延反应制备Al4SiC4粉体,而在常规自蔓延合成条件下反应不能进行。（2）Al4SiC4的合成反应分两步进行:首先由单质Al、Si和C反应生成SiC和Al4C3,然后再由SiC和Al4C3反应合成Al4SiC4。（3）C含量过量30%的配比能够制备出不含Al4C3相、Al4SiC4含量可达80%的粉体。（4）金属Al粉粒度的减小有利于Al4SiC4相的发育。2、性能研究方面:（1）Al4SiC4的添加可降低含碳材料的显气孔率,提高结构致密度,一定程度改善材料的常温性能,显著提高试样的高温抗折强度。（2）Al4SiC4先于C发生氧化反应,生成固态物质沉积在气孔内或固体表面,形成莫来石致密保护层,抑制氧化性气体的扩散,同时还原出C,对含碳材料具有自修复作用,对提高含碳材料抗氧化性具有显著效果。（3）Al4SiC4具有优良的抗水化性,可改善金属Al对含碳材料带来的不利影响,替代含金属Al的添加剂具有较好的应用前景。（4）在熔钢接触面处,Al4SiC4氧化形成莫来石致密层,可以减缓石墨的氧化溶解及熔钢的渗透,可显著提高材料的抗熔钢侵蚀性和冲刷性。由以上结果综合考虑得出,高温自蔓延法是制备Al4SiC4粉体的一种有效途径,该方法简便快捷,能耗低。利用这种方法制备的Al4SiC4粉体作为添加剂加入到铝碳材料中可有效改善材料的高温性能,尤其在抗氧化性、抗水化性和抗钢水冲刷性方面表现优异,弥补目前较普遍使用的含铝添加剂存在的缺陷,是一种理想的含碳材料添加剂。

论文目录

  • 中文摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 含碳耐火材料简介
  • 1.2 含碳耐火材料的抗氧化性研究
  • 1.2.1 含碳耐火材料存在的缺陷
  • 1.2.2 含碳材料的氧化机理
  • 1.2.3 含碳耐火材料防氧化方法
  • 1.2.4 含碳材料防氧化剂的研究
  • 1.3 铝碳质材料抗热震性的研究
  • 1.4 铝碳质材料抗熔钢侵蚀性及抗冲刷性的研究
  • 4SiC4材料概况'>1.5 Al4SiC4材料概况
  • 4SiC4粉体合成技术的研究现状'>1.5.1 Al4SiC4粉体合成技术的研究现状
  • 4SiC4粉体性能的研究现状'>1.5.2 Al4SiC4粉体性能的研究现状
  • 1.6 自蔓延法制备技术
  • 1.6.1 高温自蔓延合成技术
  • 1.6.2 自蔓延高温合成技术理论
  • 1.6.3 SHS 技术的应用
  • 1.6.4 SHS 粉末制备工艺过程
  • 1.7 课题的提出
  • 1.8 课题研究的主要内容
  • 第二章 试验方法
  • 2.1 试验原料
  • 4SiC4制备所用的原料及理化指标'>2.1.1 Al4SiC4制备所用的原料及理化指标
  • 2.1.2 铝碳质材料所用的原料及理化指标
  • 2.2 试验方案的设计
  • 4SiC4粉体（条理性差）'>2.2.1 高温自蔓延法法制备Al4SiC4粉体（条理性差）
  • 2.2.2 铝碳质试样的制备
  • 2.3 性能检测
  • 4SiC4制备结果的检测'>2.3.1 Al4SiC4制备结果的检测
  • 2.3.2 铝碳质制品性能的检测
  • 2.3.3 显微结构和物相分析
  • 4SiC4制备结果及分析'>第三章 Al4SiC4制备结果及分析
  • 3.1 自蔓延合成方式对制备结果的影响
  • 3.1.1 试验结果
  • 3.1.2 分析与讨论
  • 3.2 Al、Si、C 配比对制备结果的影响
  • 3.2.1 试验结果
  • 3.2.2 分析与讨论
  • 3.3 金属Al 粉粒度对制备结果的影响
  • 3.3.1 试验结果
  • 3.3.2 分析与讨论
  • 3.4 本章总结
  • 4对铝碳质材料性能的影响'>第四章 AlSiC4对铝碳质材料性能的影响
  • 4.1 1100℃热处理后各试样物相变化及组成
  • 4SiC4对铝碳质材料常规物理性能的影响'>4.2 Al4SiC4对铝碳质材料常规物理性能的影响
  • 4.2.1 试验结果
  • 4.2.2 分析与讨论
  • 4.2.3 小结
  • 4SiC4对铝碳质材料高温性能的影响'>4.3 Al4SiC4对铝碳质材料高温性能的影响
  • 4.3.1 试验结果
  • 4.3.2 分析与讨论
  • 4.3.3 小结
  • 4SiC4对铝碳质材料抗热震性的影响'>4.4 Al4SiC4对铝碳质材料抗热震性的影响
  • 4.4.1 试验结果
  • 4.4.2 分析与讨论
  • 4.4.3 小结
  • 4SiC4对铝碳质材料抗氧化性的影响'>4.5 Al4SiC4对铝碳质材料抗氧化性的影响
  • 4.5.1 试验结果
  • 4.5.2 讨论与分析
  • 4.5.3 小结
  • 4SiC4对铝碳质材料抗水化性的影响'>4.6 Al4SiC4对铝碳质材料抗水化性的影响
  • 4.6.1 试验结果
  • 4.6.2 分析与讨论
  • 4.6.3 小结
  • 4SiC4对铝碳质材料抗熔钢侵蚀性及抗冲刷性的影响'>4.7 Al4SiC4对铝碳质材料抗熔钢侵蚀性及抗冲刷性的影响
  • 4.7.1 试验结果
  • 4.7.2 分析与讨论
  • 4.7.3 小结
  • 4.8 本章总结
  • 第五章 结论
  • 参考文献
  • 发表论文和科研情况说明
  • 致谢

    • 相关论文文献

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