本文關(guān)鍵詞：干熄焦?fàn)t用莫來石—碳化硅材料強(qiáng)韌化研究

  更多相關(guān)文章： 干熄焦?fàn)t 斜道支柱耐火材料 鋼纖維 原位生成AlN晶須 增強(qiáng)增韌

【摘要】：干熄焦具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn),是我國大力推廣的先進(jìn)技術(shù),但干熄焦?fàn)t斜道支柱耐火材料容易出現(xiàn)開裂、剝落等損毀,嚴(yán)重影響了干熄焦裝置的安全運(yùn)行和生產(chǎn)效率。因此,開發(fā)一種使用壽命長的新型干熄焦?fàn)t斜道支柱用耐火材料具有重大意義。本文首先采用數(shù)值模擬計(jì)算與實(shí)驗(yàn)檢測分析相結(jié)合的方法,研究了干熄焦?fàn)t斜道支柱用莫來石-碳化硅材料的損毀機(jī)理,然后研究了不同結(jié)合劑對莫來石-碳化硅材料結(jié)構(gòu)與性能的影響,并研究了鋼纖維種類和加入量以及原位氮化生成AlN晶須對莫來石-碳化硅材料的增強(qiáng)增韌效果,同時(shí)探討了鋼纖維與AlN晶須在材料中的增韌機(jī)理。研究結(jié)論如下:(1)計(jì)算結(jié)果表明干熄焦?fàn)t斜道支柱承受較大的彎曲應(yīng)力和熱應(yīng)力,現(xiàn)行的莫來石-碳化硅材料抗彎強(qiáng)度及熱震穩(wěn)定性較差,缺乏一定的韌性,其主要損毀原因是材料經(jīng)多次溫度波動(dòng)后強(qiáng)度下降,難以承受巨大的彎曲應(yīng)力,出現(xiàn)開裂、剝落等損毀。(2)不同結(jié)合劑種類對澆注料的力學(xué)性能、熱震穩(wěn)定性及耐磨性能的影響各異,其中純鋁酸鈣水泥作結(jié)合劑的試樣綜合性能最優(yōu)。(3)鋼纖維的加入能顯著提高莫來石-碳化硅澆注料的力學(xué)性能、抗熱震性能和耐磨性能,其種類以熔抽彎月型為佳,加入量為2vol%時(shí)增強(qiáng)增韌效果最好。(4)將金屬鋁粉引入莫來石-碳化硅材料中能促進(jìn)燒結(jié),提高材料的強(qiáng)度和體積密度,加入量以6wt%的試樣綜合性能最好;材料內(nèi)的金屬鋁粉在850℃氮化后生成六邊形的AlN結(jié)合相,1000℃氮化后形成長約2mm~10mm,直徑約5nm~100nm的AlN晶須,其增強(qiáng)增韌效果顯著,試樣高溫抗折強(qiáng)度可達(dá)39.6MPa;減小金屬鋁粉的粒徑和添加催化劑能進(jìn)一步促進(jìn)AlN的原位生成,其中,添加納米Fe粉為催化劑,試樣中金屬Al粉在600℃氮化形成AlN薄膜,850℃氮化形成了AlN晶須。(5)鋼纖維增韌澆注料的增韌機(jī)理主要是通過與澆注料的粘結(jié)力、界面摩擦力和錨固力等形式增加材料的斷裂能,提高材料的抗裂能力;原位生成的AlN晶須以交叉結(jié)構(gòu)分布于材料基質(zhì)中,通過晶須拔出和晶須橋聯(lián)等增韌機(jī)制增加材料的韌性。
【關(guān)鍵詞】：干熄焦?fàn)t 斜道支柱耐火材料 鋼纖維 原位生成AlN晶須 增強(qiáng)增韌
【學(xué)位授予單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ522.15;TQ175.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 前言10-11
• 1 文獻(xiàn)綜述11-22
• 1.1 干熄焦概述11-12
• 1.2 干熄焦?fàn)t斜道區(qū)耐火材料研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.1 干熄焦?fàn)t斜道區(qū)耐火材料發(fā)展12-13
• 1.2.2 干熄焦?fàn)t斜道區(qū)耐火材料的損毀13
• 1.3 莫來石-碳化硅材料的研究13-16
• 1.3.1 力學(xué)性能14
• 1.3.2 熱震穩(wěn)定性能14-16
• 1.3.3 耐磨性能16
• 1.4 陶瓷基復(fù)合材料增強(qiáng)增韌研究現(xiàn)狀16-21
• 1.4.1 纖維增韌16-17
• 1.4.2 晶須增韌17-18
• 1.4.3 相變增韌18
• 1.4.4 增韌機(jī)理18-21
• 1.5 課題研究目的及內(nèi)容21-22
• 2 干熄焦?fàn)t斜道支柱耐火材料損毀分析22-33
• 2.1 分析與表征方法22-23
• 2.2 結(jié)果與分析23-26
• 2.2.1 使用前莫來石-碳化硅制品測試分析23-25
• 2.2.2 使用后莫來石-碳化硅制品化學(xué)損毀分析25-26
• 2.3 有限元計(jì)算與分析26-32
• 2.3.1 控制方程26-27
• 2.3.2 有限元模型建立27-28
• 2.3.3 材料參數(shù)28
• 2.3.4 邊界條件28-30
• 2.3.5 結(jié)果與討論30-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 3 鋼纖維增強(qiáng)莫來石-碳化硅澆注料的研究33-47
• 3.1 實(shí)驗(yàn)33-34
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)原料33
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)方案33-34
• 3.2 不同結(jié)合劑對澆注料性能的影響34-39
• 3.2.1 常規(guī)物理性能34-35
• 3.2.2 孔徑分布35-36
• 3.2.3 高溫抗折強(qiáng)度36-37
• 3.2.4 熱震穩(wěn)定性37
• 3.2.5 耐磨性能37-38
• 3.2.6 顯微結(jié)構(gòu)分析38-39
• 3.3 鋼纖維種類對莫來石-碳化硅澆注料性能的影響39-43
• 3.3.1 常規(guī)物理性能39-40
• 3.3.2 高溫抗折強(qiáng)度40-41
• 3.3.3 熱震穩(wěn)定性41-42
• 3.3.4 耐磨性能42
• 3.3.5 顯微結(jié)構(gòu)分析42-43
• 3.4 鋼纖維加入量對材料性能的影響43-46
• 3.4.1 常規(guī)物理性能43-44
• 3.4.2 高溫抗折強(qiáng)度44-45
• 3.4.3 熱震穩(wěn)定性能45
• 3.4.4 耐磨性能45-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 4 原位生成氮化鋁晶須增強(qiáng)莫來石-碳化硅材料的研究47-61
• 4.1 實(shí)驗(yàn)47
• 4.2 金屬鋁粉加入量對材料性能的影響47-51
• 4.2.1 物相分析48
• 4.2.2 常規(guī)物理性能48-49
• 4.2.3 高溫抗折強(qiáng)度49-50
• 4.2.4 熱震穩(wěn)定性能50-51
• 4.3 金屬鋁粉粒徑及氮化溫度對材料性能的影響51-55
• 4.3.1 物相分析51
• 4.3.2 顯微結(jié)構(gòu)分析51-53
• 4.3.3 常規(guī)物理性能53-54
• 4.3.4 高溫抗折強(qiáng)度54-55
• 4.3.5 熱震穩(wěn)定性能55
• 4.4 催化劑對材料氮化過程的影響55-60
• 4.4.1 常規(guī)物理性能56-57
• 4.4.2 高溫抗折強(qiáng)度57
• 4.4.4 熱震穩(wěn)定性能57-58
• 4.4.5 顯微結(jié)構(gòu)分析58-59
• 4.4.6 催化機(jī)理分析59-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 5 鋼纖維與AlN晶須增強(qiáng)增韌機(jī)理分析61-71
• 5.1 實(shí)驗(yàn)測試61-64
• 5.1.1 楔入劈裂試驗(yàn)61-62
• 5.1.2 示差法高溫應(yīng)力-應(yīng)變試驗(yàn)62-64
• 5.2 結(jié)果與分析64-68
• 5.2.1 載荷-位移曲線64
• 5.2.2 斷裂能64-65
• 5.2.3 應(yīng)力-應(yīng)變曲線65-67
• 5.2.4 變形量-溫度曲線67-68
• 5.3 鋼纖維增韌分析68
• 5.4 AlN晶須增韌分析68-70
• 5.5 本章小結(jié)70-71
• 6 總結(jié)論71-72
• 致謝72-73
• 參考文獻(xiàn)73-78
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果78

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5 ;國外科技消息[J];陶瓷;1983年04期

6 譚澤全,唐鋼;碳化硅材料用于煉鋼[J];電爐;1989年03期

7 王潤澤，，劉延伶;某些碳化硅材料的內(nèi)耗和熱震損傷[J];耐火材料;1996年02期

8 高積強(qiáng),金志浩;碳化硅材料及其應(yīng)用研究進(jìn)展[J];粉末冶金材料科學(xué)與工程;1998年03期

9 李世斌,呂振林,高積強(qiáng),金志浩;反應(yīng)連接碳化硅材料接頭的力學(xué)和電性能[J];稀有金屬材料與工程;2003年08期

10 李世斌,李養(yǎng)良,金志浩;硅/碳化硅材料顯微特征與強(qiáng)度關(guān)系研究[J];陶瓷學(xué)報(bào);2004年04期

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4 楊玉s

本文編號：854422