本文關(guān)鍵詞：復(fù)合添加氮化硅和碳化硅對莫來石質(zhì)耐火材料性能的影響

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【摘要】：耐火材料是高溫技術(shù)不可或缺的基礎(chǔ)材料。耐火材料涉及鋼鐵、建材、有色金屬冶煉、機(jī)械、化工等多項國民經(jīng)濟(jì)的支柱行業(yè)。莫來石質(zhì)材料作為一種傳統(tǒng)的耐火材料,具有耐火度高、熱膨脹系數(shù)低、熱震穩(wěn)定性好、高溫抗蠕變性好、具有很高的耐磨性及耐剝落、抗侵蝕性等一系列良好的性能。但由于莫來石中[Si04]和[A104]四面體結(jié)構(gòu)基元的空間的排列會隨Al、Si比的變化而在其晶體結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)不同程度的周期性的氧缺位,使得其晶格間的空隙較多,進(jìn)而導(dǎo)致莫來石材料的強(qiáng)度較低,影響了其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。氮化硅和碳化硅均為重要的耐高溫硬質(zhì)材料,把氮化硅和碳化硅作為增強(qiáng)相制備莫來石基復(fù)合材料,則能顯著改善莫來石基復(fù)合材料的綜合性能。本文以莫來石、紅柱石、碳化硅、氮化硅為主要原料,以二氧化硅微粉為結(jié)合劑,以聚乙烯醇為粘結(jié)劑,在1450℃保溫400 min的燒成條件下,通過調(diào)整氮化硅和碳化硅的加入比例制備了復(fù)相耐火材料。對1450℃C下制備的復(fù)相耐火材料進(jìn)行顯氣孔率、體積密度、常溫耐壓強(qiáng)度、高溫抗折強(qiáng)度、燒后線變化率、荷重軟化溫度的測試;通過多晶X-射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線能譜儀(EDS)等分析測試手段對復(fù)相耐火材料的微觀結(jié)構(gòu)、物相組成等進(jìn)行研究;將制備的復(fù)相耐火材料進(jìn)行熱震處理,觀察其裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展情況,并對熱震處理后的試樣進(jìn)行顯氣孔率、體積密度、耐壓強(qiáng)度的測試,綜合多種測試手段評價其抗熱震性。結(jié)果表明,在1450℃C下制備的復(fù)相耐火材料的顯氣孔率基本維持在15%左右,體積密度在2.45 g/cm3左右,燒后試樣產(chǎn)生了不同程度的膨脹,高溫抗折強(qiáng)度和荷重軟化溫度也分別能夠達(dá)到29.8 MPa和1560℃C,都表現(xiàn)出了較高的水準(zhǔn),且基本不受氮化硅和碳化硅加入比例的影響,但是,復(fù)相耐火材料的常溫耐壓強(qiáng)度隨著氮化硅含量的增加呈降低的趨勢。復(fù)相耐火材料在燒結(jié)過程中,氮化硅和碳化硅均發(fā)生了氧化,氧化后在材料表面形成一層黃褐色氧化產(chǎn)物,其主要為玻璃相；在復(fù)相耐火材料的截面出現(xiàn)致密層,且致密層的厚度隨著氮化硅含量的增加而減��；復(fù)相耐火材料內(nèi)部有大量纖維生成,它們是碳化硅和氮化硅在高溫低氧分壓的條件下氧化生成的氣態(tài)一氧化硅在向外擴(kuò)散的過程中遇氧形成的。在復(fù)相耐火材料中添加氮化硅能夠提高材料的抗熱震性能,且隨著氮化硅含量的增多,復(fù)相耐火材料的抗熱震性能越好。當(dāng)原料配方中的碳化硅全部被氮化硅替代時,復(fù)相耐火材料的熱震十次后耐壓強(qiáng)度保持率能夠到達(dá)84%。
【關(guān)鍵詞】：莫來石 碳化硅 氮化硅 耐火材料 性能
【學(xué)位授予單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ175.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-28
• 1.1 耐火材料簡介10
• 1.2 莫來石概述10-12
• 1.2.1 莫來石的化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)10-11
• 1.2.2 莫來石的性能特點11
• 1.2.3 莫來石質(zhì)耐火材料的應(yīng)用11-12
• 1.3 碳化硅概述12-14
• 1.3.1 碳化硅的晶體結(jié)構(gòu)12-13
• 1.3.2 碳化硅的性能特點13
• 1.3.3 碳化硅制品的應(yīng)用13-14
• 1.4 氮化硅概述14-16
• 1.4.1 氮化硅的晶體結(jié)構(gòu)14-15
• 1.4.2 氮化硅的性能特點15-16
• 1.4.3 氮化硅制品的應(yīng)用16
• 1.5 紅柱石概述16-18
• 1.5.1 紅柱石的化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)16-17
• 1.5.2 紅柱石的莫來石化17-18
• 1.5.3 紅柱石在耐火材料中的應(yīng)用18
• 1.6 碳化硅和氮化硅的氧化研究18-21
• 1.6.1 碳化硅與氮化硅的氧化順序及氧化產(chǎn)物18-20
• 1.6.2 SiO的生成條件20-21
• 1.7 耐火材料抗熱震性概述21-23
• 1.7.1 抗熱震性的相關(guān)定義21-22
• 1.7.2 抗熱震性的檢測方法22
• 1.7.3 改善熱震穩(wěn)定性的方法22-23
• 1.8 氧化物-非氧化物復(fù)合耐火材料23-26
• 1.8.1 氧化物-非氧化物復(fù)合耐火材料的特點23-25
• 1.8.2 氧化物-非氧化物復(fù)合耐火材料研究現(xiàn)狀25-26
• 1.9 本課題的研究目的及意義26
• 1.10 本課題的主要研究內(nèi)容26-28
• 第二章 復(fù)相耐火材料的制備及性能研究28-40
• 2.1 引言28
• 2.2 實驗原料28-31
• 2.2.1 顆粒料28
• 2.2.2 氮化硅粉料28-29
• 2.2.3 碳化硅粉料29
• 2.2.4 二氧化硅微粉29-30
• 2.2.5 粘結(jié)劑30-31
• 2.3 實驗儀器31-32
• 2.4 實驗方法32-33
• 2.4.1 原料配比設(shè)計32
• 2.4.2 燒結(jié)工藝的選取32-33
• 2.4.3 實驗步驟33
• 2.5 實驗的制樣設(shè)計及測試方法33-36
• 2.5.1 顯氣孔率和體積密度33-34
• 2.5.2 燒后線變化率34-35
• 2.5.3 常溫耐壓強(qiáng)度35
• 2.5.4 荷重軟化溫度35
• 2.5.5 高溫抗折強(qiáng)度35-36
• 2.6 結(jié)果與討論36-39
• 2.6.1 顯氣孔率和體積密度36
• 2.6.2 燒后線變化率36-37
• 2.6.3 常溫耐壓強(qiáng)度37-38
• 2.6.4 荷重軟化溫度38
• 2.6.5 高溫抗折強(qiáng)度38-39
• 2.7 本章小結(jié)39-40
• 第三章 復(fù)相耐火材料的物相及顯微結(jié)構(gòu)研究40-53
• 3.1 引言40
• 3.2 實驗儀器40
• 3.3 實驗方法40-41
• 3.4 結(jié)果與討論41-52
• 3.4.1 表面氧化層的物相分析41-43
• 3.4.2 致密層和內(nèi)部的物相分析43-46
• 3.4.3 表面顯微結(jié)構(gòu)和能譜分析46-50
• 3.4.4 內(nèi)部顯微結(jié)構(gòu)和能譜分析50-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第四章 復(fù)相耐火材料的抗熱震性研究53-60
• 4.1 引言53
• 4.2 實驗儀器53
• 4.3 實驗方法53-54
• 4.4 結(jié)果與討論54-58
• 4.4.1 外觀54-55
• 4.4.2 氣孔率和體積密度55-57
• 4.4.3 常溫耐壓強(qiáng)度57-58
• 4.4.4 顯微結(jié)構(gòu)58
• 4.5 本章小結(jié)58-60
• 第五章 結(jié)論60-61
• 參考文獻(xiàn)61-64
• 在讀期間公開發(fā)表的論文64-65
• 致謝65

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;耐腐蝕陶瓷泵用氮化硅軸套[J];陶瓷;1978年01期

2 陸佩文;;反應(yīng)結(jié)合氮化硅:其形成和性質(zhì)(三)[J];河北陶瓷;1981年04期

3 徐肇錫;兩種新規(guī)格氮化硅[J];無機(jī)鹽工業(yè);1985年04期

4 樂志強(qiáng);宇部興產(chǎn)建立年產(chǎn)百噸的氮化硅裝置[J];無機(jī)鹽工業(yè);1985年04期

5 徐肇錫;高純氮化硅的生產(chǎn)[J];無機(jī)鹽工業(yè);1985年12期

6 吳道鴻;國外氮化硅原料制造的現(xiàn)狀[J];硅酸鹽通報;1987年03期

7 劉偉;制造氮化硅粉末的新方法[J];江蘇陶瓷;1990年03期

8 肖俊明,郭基鳳,吳隆,麻金鳳,王旭,劉慧珠;我國首部氮化硅結(jié)合碳化硅板標(biāo)準(zhǔn)的制定[J];金剛石與磨料磨具工程;2003年01期

9 肖俊明,湯峰;氮化硅結(jié)合碳化硅管狀制品的研制[J];中國陶瓷工業(yè);2004年03期

10 肖俊明,姜宏偉;氮化硅結(jié)合碳化硅板材標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用[J];陶瓷;2005年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李利娟;;硅粉加入量對氮化硅結(jié)合碳化硅常溫力學(xué)性能的影響[A];2008年耐火材料學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2008年

2 葉國璋;嚴(yán)松浩;曾桂珍;;氮化硅材料的注射成形[A];94'全國結(jié)構(gòu)陶瓷、功能陶瓷、金屬/陶瓷封接學(xué)術(shù)會議論文集[C];1994年

3 陳再波;陶普林;;氮化硅結(jié)合碳化硅材料性能研究[A];鋼鐵工業(yè)用優(yōu)質(zhì)耐火材料生產(chǎn)與使用經(jīng)驗交流會文集[C];2005年

4 吳吉光;王建棟;張新華;黃志林;常峧;曹會彥;馮嚴(yán)賓;李杰;;高爐用氮化硅結(jié)合碳化硅風(fēng)口組合磚的開發(fā)[A];2012全國煉鐵用耐火材料技術(shù)交流會論文集[C];2012年

5 葛一瑤;崔巍;陳克新;;超細(xì)硅粉燃燒合成高α相含量氮化硅研究[A];第十七屆全國高技術(shù)陶瓷學(xué)術(shù)年會摘要集[C];2012年

6 陳榮保;張崇巍;張曉江;董學(xué)平;;激光制備納米級氮化硅粉末工程的綜合控制[A];1998年中國控制會議論文集[C];1998年

7 薛文東;孫加林;洪彥若;鐘香崇;;過渡塑性相工藝制造剛玉氮化硅材質(zhì)透氣磚的研究[A];中國硅酸鹽學(xué)會2003年學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2003年

8 彭桂花;江國健;李文蘭;莊漢銳;;自蔓延高溫合成氮化硅鎂粉體[A];第五屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集Ⅱ[C];2004年

9 王文丹;賀端威;;納米金剛石-立方相氮化硅燒結(jié)體的高溫高壓制備與表征[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

10 孫洪鳴;;生產(chǎn)高溫氮化硅結(jié)合碳化硅窯具的工藝因素研究[A];中國硅酸鹽學(xué)會2003年學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2003年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 張雪英;國家863計劃氮化硅項目落戶明溪[N];三明日報;2011年

2 王景春;高性能氮化硅粉體材料將在豫投產(chǎn)[N];中國化工報;2010年

3 記者 張紹剛;我國氮化物材料生產(chǎn)技術(shù)亟待提升[N];中國有色金屬報;2008年

4 夏文斌　李勇 康華榮 李燕京;剛玉—氮化硅復(fù)合材料抗鐵抗渣性能的研究[N];中國建材報;2013年

5 章念生;新型陶瓷用途廣[N];人民日報;2002年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 孫美;第一性理論研究超高壓下聚合氮和小分子氮化硅的基本性質(zhì)[D];北京理工大學(xué);2015年

2 方俊峰;氮化硅在集成電路銅互連中的應(yīng)用研究和改善[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

3 林敏偉;氮化硅工藝表面顆粒污染的研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

4 陳飛洋;硅廢料自蔓延合成氮化硅/碳化硅材料的研究[D];江西科技師范大學(xué);2015年

5 張雍;復(fù)合添加氮化硅和碳化硅對莫來石質(zhì)耐火材料性能的影響[D];山東理工大學(xué);2016年

6 程蕓;氮化硅透明光學(xué)薄膜的制備與特性分析[D];武漢理工大學(xué);2012年

7 陳俊;流態(tài)化合成氮化硅的鼓泡床冷模試驗與CFD模擬研究[D];南京工業(yè)大學(xué);2004年

8 董前年;納米氮化硅與丁腈橡膠復(fù)合材料的制備及應(yīng)用研究[D];安徽大學(xué);2007年

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本文編號：976887