镁橄榄石、炭制备氧化物—非氧化物复合材料的机理及性能

论文摘要

镁橄榄石材料是一种优质耐火材料,其最大的特点是荷重软化点高,对Fe2O3的侵蚀抵抗能力强,且耐高温金属熔体及渣的侵蚀性能力也较强、不水化、化学和矿物学稳定性好,与大多数耐火材料具有良好的化学相容性,适合做耐火材料、冶金炉料、铸造型砂、陶瓷、涂料等产品。本论文采用天然镁橄榄石-碳为原料,在氩气和氮气气氛下得出MgO-SiC-C氧化物-非氧化物复合耐火材料的最佳合成制度。由于在合成的过程中出现镁损失严重的问题,故在此基础上加入Al2O3或者矾土将其转化为MgAl2O4氧化物耐火材料,从而控制镁的损失,对镁橄榄石原料进行充分的开发利用。对于MgO-SiC-C复合耐火材料的性能研究,包括烧结性能和抗氧化性能。由此得出以下结论:（1）MgO-SiC-C复合材料制备时,氩气气氛下1650℃时原料有少部分未反应,A1（Mg2SiO4:C=1:5）、A2试样（Mg2SiO4:C=1:6）的配方合成效果很好。1700℃时原料反应完全,合成效果达到最佳。当温度达到1750℃时,SiC晶体形状发生改变,MgO消失,此温度过高不利于反应的进行。氮气气氛下,在1650℃和1700℃温度下反应都不能完全进行,但在1700℃A2试样中出现了Si3N4物相。说明氩气气氛比氮气气氛更有利于反应的进行。（2）MgAl2O4-SiC-C复合材料的制备加入理论摩尔比的Al2O3时,在1700℃时结晶达到最佳,A3试样的配方结果最好,说明增加炭含量有利于反应的进行。当加入少量矾土时,1650℃温度下A3的结晶最好。1700℃时MgAl2O4晶体呈熔融状态,有成片的FeSi出现,但SiC未受温度影响。（3）研究MgO-SiC-C复合材料的烧结性能时,烧结前试样酥松多孔,不够致密。经过烧结后,试样的气孔率明显降低,体积密度增加,耐压强度增大,这说明烧结有效地促进了材料的致密化,性能得到了改善。（4）初步研究MgO-SiC-C复合材料的抗氧化性能时,氩气气氛下1650℃和1700℃温度下A1、A2试样的氧化初始温度都为1200℃,但从TG曲线的增重上看在不同温度下A1试样的增重都较小,说明A1试样的抗氧化性较好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 镁橄榄石材料的研究现状
• 1.2.1 镁橄榄石材料简介
• 1.2.2 镁橄榄石耐火材料的应用
• 1.2.3 镁橄榄石耐火材料开发现状和发展趋势
• 1.3 氧化物-非氧化物MgO-SiC-C 耐火材料
• 1.4 镁铝尖晶石非氧化物耐火材料
• 1.4.1 镁铝尖晶石材料简介
• 1.4.2 镁铝尖晶石材料的合成
• 1.4.3 镁铝尖晶石质耐火材料的应用
• 1.5 耐火材料的性能评价介绍
• 1.6 本课题的研究目的和内容
• 第二章 实验原料、设备及方案
• 2.1 引言
• 2.2 实验原料
• 2.2.1 镁橄榄石
• 2.2.2 炭黑
• 2.2.3 结合剂
• 2.2.4 分散剂
• 2.3 主要实验设备
• 2.4 实验方案
• 第三章 氧化物-非氧化物MgO-SiC-C复合粉体的制备
• 3.1 引言
• 3.2 氩气气氛下复合材料的制备
• 3.2.1 实验方法
• 3.2.2 物相分析
• 3.2.3 显微结构分析
• 3.2.4 反应过程分析
• 3.3 氮气气氛下复合材料的制备
• 3.3.1 实验方法
• 3.3.2 物相分析
• 3.3.3 显微结构分析
• 3.3.4 反应过程分析
• 3.4 试样烧后质量分析
• 3.5 本章小结
• 2O₄-SiC-C复合粉体的制备'>第四章 氧化物-非氧化物MgAl₂O₄-SiC-C复合粉体的制备
• 4.1 引言
• 2O₄-SiC-C 复合粉体'>4.2 镁橄榄石、炭和氧化铝制备MgAl₂O₄-SiC-C 复合粉体
• 4.2.1 实验方法
• 4.2.2 物相分析
• 4.2.3 显微结构分析
• 4.2.4 反应过程
• 2O₄-SiC-C 复合粉体'>4.3 镁橄榄石、炭和矾土制备MgAl₂O₄-SiC-C 复合粉体
• 4.3.1 实验方法
• 4.3.2 物相分析
• 4.3.3 显微结构分析
• 4.4 反应过程分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 MgO-SiC-C复合材料烧结性能和抗氧化性能研究
• 5.1 引言
• 5.2 复合材料的烧结性能
• 5.2.1 实验过程
• 5.2.2 合成试样常规性能测试
• 5.3 复合材料的抗氧化性能
• 5.3.1 实验过程
• 5.3.2 试样综合热分析（DTA-TG）
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 硕士期间发表论文
• 致谢