微晶白云母碳热还原氮化烧结Sialon基耐火材料的研究

论文摘要

在Sialon的合成研究中,因为自然界铝硅酸盐矿物资源丰富、分布普遍、矿石易采、易选、易加工、成本相对低廉,所以它们一直是人们研究的热点。本论文将采用天然微晶白云母为原料来烧结Sialon基耐火材料。本论文在参考大量文献后,设计出具体的实验方案,如反应的温度、升温曲线、反应的氮气流速等,然后以天然微晶白云母为原料,碳黑为还原剂,氮气为氮源,用真空热压烧结炉烧结合成Sialon基耐火材料,原料质量比例为微晶白云母73%,碳黑27%,烧结温度分别为1350℃和1550℃。根据实验过程中位移的变化和对烧结样品进行的X射线衍射、电镜扫描、能谱、抗折强度、维氏硬度等测试,分析烧结过程形成产物的相变特征,并在此基础上探讨了微晶白云母碳热还原氮化烧结过程的反应机理。研究结果如下:（1）1350℃时烧结出的样品物相组成为Si6AlO6N5、mullite、AlN、Al2O3。实验的主要反应过程为:α-石英在870℃时开始转变为α-鳞石英,生成莫来石,莫来石、SiO2在C的作用下发生了还原氮化反应,形成Si6AlO6N5,Al2O3氮化生成AlN,此外还有Al2O3。（2）1550℃时烧结出的样品物相组成为β’-Sialon、Si6AlO6N5、mullite、AlN、Al2O3。实验的主要反应过程为:A12O3进一步固溶生成新相β’- Sialon,微晶白云母二次莫来石化,此外还存在Al2O3。（3）烧结出的样品为褐色,原因为微晶白云母中杂质Fe2O3、FeO含量较高,其中铁以Fe3+为主,Fe2+较少。（4）由于样品的气孔率过高,大大的影响了样品的抗折强度和硬度,如果能减少样品的气孔率,则样品性能会大大提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 微晶白云母简介
• 1.1.1 微晶白云母的成分与特征
• 1.1.2 微晶白云母类粉体材料的特殊性能及应用
• 1.2 Sialon 概述
• 1.2.1 Sialon 简介
• 1.2.2 Sialon 烧结方法
• 1.2.3 Sialon 的应用
• 1.3 耐火材料简介
• 1.3.1 耐火材料定义与分类
• 1.3.2 耐火材料主要性能指标
• 1.3.3 耐火材料的应用
• 1.4 研究思路
• 1.5 研究内容
• 1.6 研究目标
• 1.7 研究意义
• 第2章 实验
• 2.1 实验仪器
• 2.2 原料
• 2.3 样品制备
• 2.3.1 配料计算
• 2.3.2 混料
• 2.3.3 成型
• 2.3.4 实验工艺参数
• 2.3.5 烧结
• 2.3.6 脱碳
• 2.4 烧结样品表征
• 第3章 实验结果与分析
• 3.1 微晶白云母差示扫描量热法分析
• 3.2 烧结样品外观形貌
• 3.3 烧结产物X 射线衍射测试分析
• 3.4 实验过程中位移变化分析
• 3.5 烧结产物形貌观察
• 3.6 烧结产物成分分析
• 3.7 烧结产物抗折强度测试分析
• 3.8 烧结产物硬度测试分析
• 3.9 小结
• 结论
• 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文