本文主要研究内容
作者秦海霞（2019）在《氮化硅铁—刚玉复合耐火材料的结构与性能研究》一文中研究指出：本文研究了氮化硅铁(Fe3Si-Si3N4)-刚玉复合耐火材料的结构与性能,系统地研究了 Fe3Si-Si3N4-A12O3体系中的物相、结构演变与反应机理,研究了其中高性能非氧化增强相A1ON、β-SiAlON、15R-SiA1ON的形成与增强机理,并探索了氮化硅铁-刚玉复合耐火材料的高温应用可能性与工业化推广的可行性。对氮化硅铁原料的研究表明,高温条件下氮化硅铁稳定性降低。在1500-1600 ℃流动氮气气氛中,氮化硅铁中的主要物相Fe3Si与Si3N4相互作用,Fe3Si导致Si3N4稳定性下降,Si3N4在Fe-Si液相中反复分解-氮化,伴随着Fe3Si的液相烧结效果,氮化硅铁的强度可提高364 MPa。当存在碳源时,Fe3Si促进CO沉积为C,游离C与Si3N4分解出的单质Si反应,迅速形成小颗粒状的SiC,导致强度大幅下降;同时Fe3Si的液相烧结作用被削弱,导致材料失去强度。研究了树脂结合刚玉耐火材料作为基础材料的高温行为,结果表明:在1500-1800 ℃下,来自树脂结合剂的少量树脂残碳A1203发生碳热还原氮化反应,原位形成AlON增强相。随着温度升高,A1ON物相为21R-AlON、γ-AlON、φ’-A1ON,分别呈片状、八面体尖晶石状以及排列有序的针状,可显著改善显微结构,使得刚玉耐火材料的显气孔率为15-18%,体积密度为3.11-3.18 g/cm3,强度达到107-491 MPa。在树脂结合刚玉耐火材料中添加5 wt%氮化硅铁时,可在1500-1800 ℃内在氮化硅铁-刚玉耐火材料中稳定地合成15R-SiAlON增强相。在烧结过程中,树脂残碳与A1203碳热还原氮化反应,原位形成了 A1ON中间相;在含Si物相的作用下,AlON转化为15R-SiAlON;所形成的15R-SiA1ON具有与AlON相同的形貌特征,可增强结构。Fe3Si合金可促进15R-SiAlON的形成,并促进液相烧结。15R-SiA1ON结合刚玉耐火材料具有18-20%的显气孔率,3.05-3.15 g/cm3的体积密度,138-393 MPa的常温耐压强度。系统研究了氮化硅铁含量与烧结温度对于Fe3Si-Si3N4-A12O3体系的影响。在树脂结合刚玉基体耐火材料中添加10wt%、15 wt%、20wt%、25 wt%的氮化硅铁,在1500-1800 ℃氮化烧结时,结果表明:材料的物相、结构、性能与反应机理都与氮化硅铁(5 wt%)-刚玉耐火材料不同。当氮化硅铁含量为10-15 wt%时,Si3N4→SiC的转化过程非常迅速,抑制了 Si3N4→β-SiAlON过程;当氮化硅铁含量为20-25 wt%时,试样中形成较多的SiAlON。SiC的优先形成消耗了体系中有限的碳源,抑制A1203与树脂残碳作用形成AlON的反应,体系中主要形成β-SiA1ON,只有氮化硅铁含量为20-25 wt%的试样在1700-1800℃烧结时才形成15R-SiA1ON。随着温度的升高,非氧化物发生Si3N4→β-SiAlON→15R-SiA1ON的转化,并且SiAlON含量增多。氮化硅铁含量和烧结温度的同时增加,可提高Fe3Si液相对于A1203大颗粒渗透性与反应性,促进AlON的形成,从而促进15R-SiAlON的形成;同时可促进A120(g)、Al(g)、SiO(g)、Si(g)气相的形成,使得复合材料中发生气-气反应,形成晶须状的15R-SiAlON。通过调节原料配比与烧结温度,可控制氮化硅铁-刚玉复合耐火材料的物相组成与显微结构。研究了氮化硅铁-刚玉复合耐火材料在1300 ℃和0.2 MPa下50 h内的高温蠕变行为,结果表明:在刚玉耐火材料中添加氮化硅铁,可明显改善刚玉耐火材料的高温抗蠕变性能,尤其是添加15 wt%氮化硅铁可使得复合耐火材料几乎不发生形变。在蠕变测试过程中,Fe3Si促进Si3N4柱表面和A1203颗粒表面原位形成颗粒状的O’-SiAlON;同时Fe3Si可促进β-Si3N4六棱柱的继续生长,可有效抵抗压应力导致的收缩。探究了氮化硅铁-刚玉复合耐火材料在1300 ℃温度下空气气氛中的抗氧化性能,结果表明:在3个小时氧化后,氮化硅铁-刚玉复合耐火材料表面形成了厚度为2.4-4.6mm的致密氧化层。表面的致密氧化层可保护材料内部的非氧化物相Fe3Si与Si3N4不受氧化。氮化硅铁-刚玉复合耐火材料具有优良的抗氧化性能。在工业用氮化窑炉中试制了氮化硅铁-刚玉复合滑板,并进行了试用。结果表明:在1300 ℃制备的氮化硅铁-刚玉复合滑板,具有优良的性能,其使用次数为3-4次,效果良好,具备较好的经济效益,是一种环境友好型的新型滑板,具有工业化推广的可行性与价值。
Abstract
ben wen yan jiu le dan hua gui tie (Fe3Si-Si3N4)-gang yu fu ge nai huo cai liao de jie gou yu xing neng ,ji tong de yan jiu le Fe3Si-Si3N4-A12O3ti ji zhong de wu xiang 、jie gou yan bian yu fan ying ji li ,yan jiu le ji zhong gao xing neng fei yang hua zeng jiang xiang A1ON、β-SiAlON、15R-SiA1ONde xing cheng yu zeng jiang ji li ,bing tan suo le dan hua gui tie -gang yu fu ge nai huo cai liao de gao wen ying yong ke neng xing yu gong ye hua tui an de ke hang xing 。dui dan hua gui tie yuan liao de yan jiu biao ming ,gao wen tiao jian xia dan hua gui tie wen ding xing jiang di 。zai 1500-1600 ℃liu dong dan qi qi fen zhong ,dan hua gui tie zhong de zhu yao wu xiang Fe3Siyu Si3N4xiang hu zuo yong ,Fe3Sidao zhi Si3N4wen ding xing xia jiang ,Si3N4zai Fe-Siye xiang zhong fan fu fen jie -dan hua ,ban sui zhao Fe3Side ye xiang shao jie xiao guo ,dan hua gui tie de jiang du ke di gao 364 MPa。dang cun zai tan yuan shi ,Fe3Sicu jin COchen ji wei C,you li Cyu Si3N4fen jie chu de chan zhi Sifan ying ,xun su xing cheng xiao ke li zhuang de SiC,dao zhi jiang du da fu xia jiang ;tong shi Fe3Side ye xiang shao jie zuo yong bei xiao ruo ,dao zhi cai liao shi qu jiang du 。yan jiu le shu zhi jie ge gang yu nai huo cai liao zuo wei ji chu cai liao de gao wen hang wei ,jie guo biao ming :zai 1500-1800 ℃xia ,lai zi shu zhi jie ge ji de shao liang shu zhi can tan A1203fa sheng tan re hai yuan dan hua fan ying ,yuan wei xing cheng AlONzeng jiang xiang 。sui zhao wen du sheng gao ,A1ONwu xiang wei 21R-AlON、γ-AlON、φ’-A1ON,fen bie cheng pian zhuang 、ba mian ti jian jing dan zhuang yi ji pai lie you xu de zhen zhuang ,ke xian zhe gai shan xian wei jie gou ,shi de gang yu nai huo cai liao de xian qi kong lv wei 15-18%,ti ji mi du wei 3.11-3.18 g/cm3,jiang du da dao 107-491 MPa。zai shu zhi jie ge gang yu nai huo cai liao zhong tian jia 5 wt%dan hua gui tie shi ,ke zai 1500-1800 ℃nei zai dan hua gui tie -gang yu nai huo cai liao zhong wen ding de ge cheng 15R-SiAlONzeng jiang xiang 。zai shao jie guo cheng zhong ,shu zhi can tan yu A1203tan re hai yuan dan hua fan ying ,yuan wei xing cheng le A1ONzhong jian xiang ;zai han Siwu xiang de zuo yong xia ,AlONzhuai hua wei 15R-SiAlON;suo xing cheng de 15R-SiA1ONju you yu AlONxiang tong de xing mao te zheng ,ke zeng jiang jie gou 。Fe3Sige jin ke cu jin 15R-SiAlONde xing cheng ,bing cu jin ye xiang shao jie 。15R-SiA1ONjie ge gang yu nai huo cai liao ju you 18-20%de xian qi kong lv ,3.05-3.15 g/cm3de ti ji mi du ,138-393 MPade chang wen nai ya jiang du 。ji tong yan jiu le dan hua gui tie han liang yu shao jie wen du dui yu Fe3Si-Si3N4-A12O3ti ji de ying xiang 。zai shu zhi jie ge gang yu ji ti nai huo cai liao zhong tian jia 10wt%、15 wt%、20wt%、25 wt%de dan hua gui tie ,zai 1500-1800 ℃dan hua shao jie shi ,jie guo biao ming :cai liao de wu xiang 、jie gou 、xing neng yu fan ying ji li dou yu dan hua gui tie (5 wt%)-gang yu nai huo cai liao bu tong 。dang dan hua gui tie han liang wei 10-15 wt%shi ,Si3N4→SiCde zhuai hua guo cheng fei chang xun su ,yi zhi le Si3N4→β-SiAlONguo cheng ;dang dan hua gui tie han liang wei 20-25 wt%shi ,shi yang zhong xing cheng jiao duo de SiAlON。SiCde you xian xing cheng xiao hao le ti ji zhong you xian de tan yuan ,yi zhi A1203yu shu zhi can tan zuo yong xing cheng AlONde fan ying ,ti ji zhong zhu yao xing cheng β-SiA1ON,zhi you dan hua gui tie han liang wei 20-25 wt%de shi yang zai 1700-1800℃shao jie shi cai xing cheng 15R-SiA1ON。sui zhao wen du de sheng gao ,fei yang hua wu fa sheng Si3N4→β-SiAlON→15R-SiA1ONde zhuai hua ,bing ju SiAlONhan liang zeng duo 。dan hua gui tie han liang he shao jie wen du de tong shi zeng jia ,ke di gao Fe3Siye xiang dui yu A1203da ke li shen tou xing yu fan ying xing ,cu jin AlONde xing cheng ,cong er cu jin 15R-SiAlONde xing cheng ;tong shi ke cu jin A120(g)、Al(g)、SiO(g)、Si(g)qi xiang de xing cheng ,shi de fu ge cai liao zhong fa sheng qi -qi fan ying ,xing cheng jing xu zhuang de 15R-SiAlON。tong guo diao jie yuan liao pei bi yu shao jie wen du ,ke kong zhi dan hua gui tie -gang yu fu ge nai huo cai liao de wu xiang zu cheng yu xian wei jie gou 。yan jiu le dan hua gui tie -gang yu fu ge nai huo cai liao zai 1300 ℃he 0.2 MPaxia 50 hnei de gao wen ru bian hang wei ,jie guo biao ming :zai gang yu nai huo cai liao zhong tian jia dan hua gui tie ,ke ming xian gai shan gang yu nai huo cai liao de gao wen kang ru bian xing neng ,you ji shi tian jia 15 wt%dan hua gui tie ke shi de fu ge nai huo cai liao ji hu bu fa sheng xing bian 。zai ru bian ce shi guo cheng zhong ,Fe3Sicu jin Si3N4zhu biao mian he A1203ke li biao mian yuan wei xing cheng ke li zhuang de O’-SiAlON;tong shi Fe3Sike cu jin β-Si3N4liu leng zhu de ji xu sheng chang ,ke you xiao di kang ya ying li dao zhi de shou su 。tan jiu le dan hua gui tie -gang yu fu ge nai huo cai liao zai 1300 ℃wen du xia kong qi qi fen zhong de kang yang hua xing neng ,jie guo biao ming :zai 3ge xiao shi yang hua hou ,dan hua gui tie -gang yu fu ge nai huo cai liao biao mian xing cheng le hou du wei 2.4-4.6mmde zhi mi yang hua ceng 。biao mian de zhi mi yang hua ceng ke bao hu cai liao nei bu de fei yang hua wu xiang Fe3Siyu Si3N4bu shou yang hua 。dan hua gui tie -gang yu fu ge nai huo cai liao ju you you liang de kang yang hua xing neng 。zai gong ye yong dan hua yao lu zhong shi zhi le dan hua gui tie -gang yu fu ge hua ban ,bing jin hang le shi yong 。jie guo biao ming :zai 1300 ℃zhi bei de dan hua gui tie -gang yu fu ge hua ban ,ju you you liang de xing neng ,ji shi yong ci shu wei 3-4ci ,xiao guo liang hao ,ju bei jiao hao de jing ji xiao yi ,shi yi chong huan jing you hao xing de xin xing hua ban ,ju you gong ye hua tui an de ke hang xing yu jia zhi 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自北京科技大学的秦海霞，发表于刊物北京科技大学2019-01-16论文，是一篇关于氮化硅铁论文,刚玉论文,耐火材料论文,北京科技大学2019-01-16论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自北京科技大学2019-01-16论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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