论文题目: 含Sialon的MgO基浇注料热机械性能和抗渣侵蚀行为研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料加工工程
作者: 马成良
导师: 钟香崇,叶方保
关键词: 基浇注料,抗氧化性,抗渣性,分形
文献来源: 郑州大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本工作采用电熔镁砂为骨料，电熔镁砂细粉和电熔白刚玉细粉、Al2O3微粉、SiO2微粉为基质，以MgO-SiO2-H2O系为结合系统，用矾土基β-Sialon部分取代基质中的刚玉细粉，制备了供实验用的MgO基浇注料。 主要研究内容包括：（1）加入β-Sialon对MgO基浇注料热机械性能（高温抗折强度、热震稳定性）及其显微结构的影响；（2）用氧化指数法和热重实验法研究含Sialon的MgO基浇注料抗氧化性；（3）采用静态坩埚法（1600℃×3h）在埋碳和空气气氛下分别用两种碱度渣（CaO／SiO2为1.2和3.5）进行抗渣实验，研究β-Sialon加入物对MgO基浇注料抗渣性的影响；用分形法研究渣蚀界面形貌；借助SEM、EDAX、EPMA、XRD分析了显微结构和矿相组成；（4）在感应炉中用旋转浸渍法进行高碱度渣（CaO／SiO2为3.5）条件下动态抗渣实验，研究Sialon、造粒石墨加入物对MgO基浇注料抗渣性的影响，结果表明： 1、加入β-Sialon有助于提高MgO基浇注料的热机械性能： （1）随着Sialon加入量的增加，MgO基浇注料在1400℃下的高温抗折强度明显提高，Sialon加入量为10％时，高温抗折强度比空白样提高了2.6倍（2.90Mpa→7.36Mpa）。HMOR-T关系表明加入Sialon后试样的Tm提高了200℃（600℃→800℃），并且其强度高于未加Sialon的试样。 （2）引入适量Sialon使MgO基浇注料抗热震性提高，临界热震温差△Tc从200℃提高到了400℃。热震温差△T＝1100℃时，Sialon加入量10％试样的残余抗折强度保持率从空白样的51％提高到95％（残余抗折强度2.91Mpa→3.53Mpa）。 2、抗氧化研究：单一抗氧化剂中2％SiC的抗氧化效果较好；复合抗氧化剂（1％B4C和3％SiC）的抗氧化效果优于SiC。 3、含β-Sialon的MgO基浇注料静态抗渣实验： （1）在埋碳、高碱度渣条件下，加入Sialon试样抗渣性均有提高，其中Sialon加入量为5％抗渣性提高明显；空气气氛下，加入2.5％Sialon有助于改善抗渣性，加入量超过5％时，因氧化加剧引起材料结构疏松，导致抗渣性能恶化。
论文目录:
1.引言
2.文献综述
2.1 不定形耐火材料的发展
2.2 浇注料的结合方式
2.2.1 耐火水泥
2.2.2 微粉
2.3 碱性浇注料
2.3.1 镁铝质浇注料
2.3.2 镁锆质浇注料
2.4 非氧化物
2.4.1 Sialon材料
2.4.2 Alon材料
2.5 非氧化物在碱性浇注料中的应用
2.6 耐火材料的抗渣性能研究
2.6.1 耐火材料抗渣性能
2.6.2 抗渣性能的测试方法
2.7 分形在耐火材料中的应用
2.8 课题的目的和意义
3.实验
3.1 原料
3.2 实验内容
3.2.1 浇注料的流变性
3.2.2 浇注料的常规物理性能
3.2.3 浇注料热机械性能
3.2.4浇注料搞氧化性
3.2.5 浇注料抗渣性能
3.2.6 物相和显微结构分析
4.影响试样性能的因素研究
4.1 Mgo 基浇注料的流变性及影响因素
4.1.1 微粉种类与加入量的影响
4.1.2 基质中MgO粒度组成的影响
4.1.3 刚玉粉加入量的影响
4.1.4 β-Sialon加入量的影响
4.2 Mgo基浇注料的常规物理性能及影响因素
4.2.1 微粉种类及加入量对常规物理性能的影响
4.2.2 刚玉加入量对常规物理性能的影响
4.2.3 β-Sialon加入量对常规物理性能的影响
4.3 小结
5.MgO基浇注料热机械性能的研究
5.1 高温抗折强度
5.2.1 Al_2O_3、SiO_2微粉比例对高温抗折强度的影响
5.2.2 Sialon加入量对高温抗折强度的影响
5.2.3 高温抗折强度与温度的关系(HMOR-T)
5.2 热震稳定性
5.1.1 刚玉细粉加入量的影响
5.1.2 Sialon加入量的影响
5.3 显微结构分析
5.4 小结
6.含Sialon的MgO基浇注料抗氧化性研究
6.1 实验方法
6.2 氧化指数法
6.2.1 加入不同铝粉试样的常规物理性能及抗氧化性
6.2.2 分别加入碳化硼、硼化锆的试样常规物理性能及抗氧化性
6.2.3 加入碳化硅的试样常规物理性能及抗氧化性
6.2.4 加入复合抗氧化剂试样的常规物理性能及抗氧化性
6.2.5 氧化指数法评价不同抗氧化剂的效果
6.3 热重实验
6.3.1 未加抗氧化剂试样的热重实验
6.3.2 加入单一抗氧化剂试样的热重实验
6.3.3 加入复合抗氧化剂试样的热重实验
6.4 抗氧化试样的显微结构分析
6.5 小结
7.含Sialon的MgO基浇注料抗渣性能研究
7.1 实验
7.1.1 实验内容
7.1.2 实验用渣
7.2 未加非氧化物的MgO基浇注料抗渣性能研究
7.2.1 基质中刚玉细粉含量对抗渣性的影响
7.2.2 Al_2O_3／SiO_2微粉比例对抗渣性的影响
7.3 含Sialon的MgO基浇注料抗渣性能研究
7.3.1 还原气氛下Sialon加入物对MgO基浇注料抗渣性的影响
7.3.2 空气气氛下Sialon加入物对MgO基浇注料抗渣性的影响
7.4 含Sialon的MgO基浇注料渣蚀界面形貌的分形特征研究
7.4.1 分形理论
7.4.2 坩埚试样渣蚀后界面形貌数码图像及分维计算与分析
7.5 显微结构和物相分析
7.5.1 还原气氛下 2#渣侵蚀后的显微结构
7.5.2 还原气氛下 1#渣侵蚀后的显微结构
7.5.3 空气气氛下含抗氧化剂的试样经 2#渣侵蚀后的显微结构
7.5.4 XRD分析
7.6 坩埚法抗渣结果比较
7.7 小结
8.Sialon 与造粒石墨复合、造粒石墨对MgO基浇注料抗渣性的影响
8.1 加入造粒石墨对MgO基浇注料抗渣性的影响
8.2 Sialon和造粒石墨复合加入对MgO基浇注料抗渣性的影响
8.3 小结
9.旋转浸渍法研究MgO基浇注料的抗渣性能
9.1 未加非氧化物的MgO基浇注料旋转浸渍抗渣研究
9.2 含Sialon的MgO基浇注料旋转浸渍抗渣研究
9.3 含造粒石墨的MgO基浇注料旋转浸渍抗渣研究
9.4 Sialon和造粒石墨复合加入的MgO基浇注料旋转浸渍抗渣研究
9.5 小结
10.结论
参考文献
附录1
附录2
致谢
发布时间: 2006-10-10
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