基质微细化及添加剂对铝锆碳滑板显微结构及性能的影响

论文摘要

滑板是连铸工艺中重要的功能耐火材料。本论文主要根据铝锆碳滑板在使用过程中,所必须具备的强度、抗热震性、抗侵蚀性、抗氧化性、耐磨性等性能要求,在实验室条件下研究了采用不同碳素原料、硅粉粒度及添加量、Al2O3微粉、不同的含硼添加剂与铝粉的引入以及烧成条件对铝锆碳滑板材料结构与性能的影响。测定了烧成试样的显气孔率等物理性能,在高温热重炉中通压缩空气的条件下检测了试样的抗氧化性,用电磁感应炉检测了试样的抗渣侵蚀性,用压力蒸汽锅检测了添加铝粉的试样的抗水化性;采用压汞仪测定了试样的孔径分布,用扫描电镜观察了试样中SiC晶须生成、发育情况,以及试样氧化后的显微结构,通过X-射线衍射分析检测了试样的物相组成。得出如下结论:1)在Al2O3-ZrO2-C滑板材料中,添加超细的、分散性较好的炭黑,在试样烧成过程中能与硅粉反应生成数量较多、发育良好的SiC晶须,填充了气孔,有效地降低了材料的显气孔率,并使材料中d<1μm的微气孔率增多,提高了材料的体积密度、常温耐压强度和高温抗折强度。2)在实验选取的烧成温度范围,相对较低的烧成温度和延长保温时间,有利于试样中生成数量较多、发育较好的SiC晶须,促进材料物理性能的提高。随着烧成温度的升高材料中的SiC晶须较少,显气孔率和微孔率随着烧成温度升高而逐渐增大;而保温8h以后试样的强度仍有一定幅度的提高。3)添加较多量、粒度较细的硅粉,能够与添加在材料中的炭黑在烧成过程中生成数量较多、发育较好的SiC晶须,从而改善了材料的微观结构,降低了气孔率,增加了致密度,使材料中d<1μm的微孔率增加,抗氧化性也得到了增强。随着硅粉添加量的增加,试样的常温耐压强度和高温抗折强度提高,抗氧化性和抗氧化磨耗性得到改善,材料的热膨胀率降低,但硅在添加量区别不大的情况下,对材料的抗侵蚀性没有恶化。4)添加Al2O3微粉可以明显起到填充气孔、促进烧结的作用。以一种Al2O3微粉部分代替0.044mm的板状刚玉细粉添加到Al2O3-ZrO2-C材料中,降低了材料的显气孔率,提高了体积密度、常温耐压强度和高温抗折强度,并改善了孔径分布,使材料中孔径d<1μm的微孔率增多;而同时以两种Al2O3微粉取代板状刚玉细粉对材料性能改善的效果与以一种Al2O3微粉取代相比,效果并没有得到进一步的改善。5)试样中添加少量的B4C,对抗氧化性的改善没有明显效果,而抗氧化磨耗性在添加少量B4C的情况下效果很好,较多量添加时材料的抗氧化性会有明显增强,而此时抗氧化磨耗性急剧恶化;抗侵蚀性随着B4C添加量的增加更加恶化。在添加金属铝粉、B4C的基础上,同时添加CaB6和ZrB2的试样的常温耐压强度较高,抗水化性较好,但添加CaB6的试样的抗氧化性较好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 第一章 文献综述
• 1.1 滑动水口系统
• 1.2 滑板材质的发展
• 1.3 国内外研究动态
• 1.4 生产铝锆碳质滑板用原料
• 1.5 研究的目的及方法
• 第二章 超细炭素及烧成条件对滑板材料显微结构及性能的影响
• 2.1 炭素原料及其分析
• 2.2 实验方案
• 2.3 炭素原料对材料显微结构与性能的影响
• 2.4 烧成温度对材料显微结构与性能的影响
• 2.5 保温时间对材料物理性能的影响
• 2.6 本章小结
• 第三章 硅粉添加量及粒度对材料显微结构及性能的影响
• 3.1 实验方案
• 3.2 添加不同量硅粉的试样的性能
• 3.3 添加不同粒度硅粉的试样的结构与性能
• 3.4 本章小结
• 2O3微粉对材料显微结构及性能的影响'>第四章 Al₂O3微粉对材料显微结构及性能的影响
• 4.1 微粉及粒度分析
• 4.2 实验
• 4.3 微孔结构及物理性能
• 4.4 本章小结
• 第五章 含硼添加剂对材料性能的影响
• 4C，CaB₆，ZrB₂ 的性质及差热分析'>5.1 B₄C，CaB₆，ZrB₂的性质及差热分析
• 5.2 实验方案
• 4C 添加量的试样的性能'>5.3 不同B₄C 添加量的试样的性能
• 6，ZrB₂的试样的性能'>5.4 添加CaB₆，ZrB₂的试样的性能
• 5.5 本章小结
• 第六章 分析与讨论
• 6.1 SiC 晶须的生成及对材料结构与性能的影响分析
• 2O₃ 微粉对材料微孔结构和物理性能的影响分析'>6.2 A1₂O₃微粉对材料微孔结构和物理性能的影响分析
• 6.3 硼化物对材料性能的影响分析
• 第七章 工业使用效果
• 第八章 总结论
• 参考文献
• 致谢