碳结合方式对烧成铝碳材料高温性能的影响

论文摘要

研究了环境友好型含碳材料CarboresP在铝碳砖中的应用。采用铝碳砖生产工艺,先改变CarboresP的加入量,对试样180℃和300℃处理后,分别于600℃×3h,1000℃×3h,1300℃×3h埋炭焦化及氮化处理。测量各温度处理样块的体积密度,气孔率,耐压、抗折强度,热震性能（1000℃至风冷）,高温抗折强度（1400℃×0.5h埋碳）,以及孔径分布及高温处理后（1000℃以上）的矿相变化（SEM,X衍射）和抗氧化性,进行了对比研究,确定铝碳砖中合适的CarboresP添加量为1%。分析了酚醛树脂-CarboresP结合炭的显微结构,表明其为均质炭和非均质石墨化炭的混合结构,这将有助于改善炭化结构的抗氧化性能;分析表明添加CarboresP的铝碳砖的特征长度LCH值得到明显提高;与传统工艺生产的铝碳砖相比较,采用酚醛树脂-CarboresP“软性结合”工艺生产的铝碳砖,成型性能及热处理后各项性能指标均得到改善。固定CarboresP加入量后,研究了碳的种类及加入量对材料性能的影响。通过简单的对比试验,观察了不同碳的种类及加入量对烧成铝碳材料的性能变化。发现增加石墨含量,可以提高材料的抗热震性能,但不利于形成较好的“金属结合”和“碳结合”。加入碳黑有利于形成“金属结合”及“碳结合”,但不利于材料的抗热震性能,加入碳黑的抗氧化性也不如石墨。仍然固定结合剂配方,添加不同量的Mn,配制成Mn、C质量比不同的试样,及Mn、Si、Al混合的金属添加剂的试样。通过性能对比发现:只添加单一金属时,质量比为3%的Mn各项性能最好;Mn与Si各2%的混合试样性能在混合试样中效果最好。通过显微结构分析,对Mn在碳网络化的过程中的作用做了理论推断。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 前言
• 1.2 含碳耐火材料国内外研究现状
• 1.2.1 含碳耐火材料用结合剂的现状
• 1.2.2 树脂作为结合剂的特性及在使用中存在的问题
• 1.2.3 烧成铝碳制品的高温性能研究
• 1.3 课题的提出
• 第二章 Carbores-P含量对在铝碳材料碳结合性能的影响
• 2.1 实验具体过程
• 2.1.1 原料选择
• 2.1.2 实验设计
• 2.1.3 检测指标
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 综合热分析
• 2.2.2 显微分析
• 2.2.3 Carboresp含量对材料常规性能的影响
• 2.3 不同温度热处理后对试样的影响
• 2.3.1 不同温度热处理后对试样常规性能的影响
• 2.3.2 热处理温度与抗热震性的关系
• 2.3.3 不同热处理温度与孔径分布的关系
• 2.4 高温抗折比较
• 2.5 高温处理后（1000℃以上）的矿相变化
• 2.6 抗氧化性能研究
• 2.7 小结
• 第三章 碳的种类及加入量对铝碳材料性能的影响
• 3.1 试验设计
• 3.2 碳的种类及加入量对材料常温性能的影响
• 3.2.1 显气孔率
• 3.2.2 常温抗折强度
• 3.3 碳的种类及加入量对材料高温机械性能的影响
• 3.3.1 碳的种类及加入量对材料高温抗折强度的影响
• 3.3.2 碳的种类及加入量对材料热膨胀率的影响
• 3.3.3 碳的种类及加入量对材料抗热震性能的影响
• 3.4 碳的种类及加入量对材料抗氧化性能的影响
• 3.5 小结
• 第四章 Mn对铝碳材料中碳结合方式的影响
• 4.1 试验的目的
• 4.2 Mn对烧成铝碳材料力学性能的影响
• 4.2.1 试样的制作
• 4.2.2 性能测试方法
• 2O₃-C材料强度的影响'>4.2.3 Mn对Al₂O₃-C材料强度的影响
• 4.2.4 添加Al,Si的试样与添加Mn的试样的强度比较
• 4.2.5 添加剂混合加入时试样的强度对比
• 4.2.6 烧成温度对试样常温耐压强度的影响
• 4.2.7 试样的显微结构及分析
• 4.2.8 讨论与小结
• 4.3 Mn对烧成铝碳材料抗氧化性的影响
• 4.3.1 试样的制作
• 4.3.2 性能测试方法
• 2O₃-C耐火材料抗氧化性的影响'>4.3.3 Mn对A1₂O₃-C耐火材料抗氧化性的影响
• 2O₃-C耐火材料抗氧化性的影响'>4.3.4 Mn,Al,Si对Al₂O₃-C耐火材料抗氧化性的影响
• 4.3.5 Mn与Si,Al混合加入时试样的抗氧化性
• 4.3.6 显微结构分析
• 4.3.7 讨论与小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢