本文研究了氮化硅鐵（Fe3Si-Si3N4）-剛玉復(fù)合耐火材料的結(jié)構(gòu)與性能,系統(tǒng)地研究了 Fe3Si-Si3N4-A12O3體系中的物相、結(jié)構(gòu)演變與反應(yīng)機(jī)理,研究了其中高性能非氧化增強(qiáng)相A1ON、β-SiAlON、15R-SiA1ON的形成與增強(qiáng)機(jī)理,并探索了氮化硅鐵-剛玉復(fù)合耐火材料的高溫應(yīng)用可能性與工業(yè)化推廣的可行性。對氮化硅鐵原料的研究表明,高溫條件下氮化硅鐵穩(wěn)定性降低。在1500-1600 ℃流動(dòng)氮?dú)鈿夥罩?氮化硅鐵中的主要物相Fe3Si與Si3N4相互作用,Fe3Si導(dǎo)致Si3N4穩(wěn)定性下降,Si3N4在Fe-Si液相中反復(fù)分解-氮化,伴隨著Fe3Si的液相燒結(jié)效果,氮化硅鐵的強(qiáng)度可提高364 MPa。當(dāng)存在碳源時(shí),Fe3Si促進(jìn)CO沉積為C,游離C與Si3N4分解出的單質(zhì)Si反應(yīng),迅速形成小顆粒狀的SiC,導(dǎo)致強(qiáng)度大幅下降;同時(shí)Fe3Si的液相燒結(jié)作用被削弱,導(dǎo)致材料失去強(qiáng)度。研究了樹脂結(jié)合剛玉耐火材料作為基礎(chǔ)材料的高溫行為,結(jié)果表明:在1500-1800 ℃下,來自樹脂結(jié)合劑的少量樹脂殘?zhí)糀1203發(fā)生碳熱還原氮化反應(yīng),原位形成AlON增強(qiáng)相。隨著溫度升高,A1ON物相為... 

【文章來源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：134 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖２－１氮化硅鐵：⑷Ｆｅ３Ｓｉ和Ｓｉ３Ｎ４在結(jié)構(gòu)中的分布；（ｂ）柱狀和纖維狀的Ｓｉ３Ｎ４ｌ３３ｌ??

??如圖２－１所示，氮化硅鐵中的Ｓｉ３Ｎ４呈六棱柱狀或者纖維狀，這兩種長徑??比很大的形貌在微觀下交織構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；含Ｆｅ的物相在背散射觀察下呈亮??白色，分布在Ｓｉ３Ｎ４的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中；這種結(jié)構(gòu)使得氮化硅鐵呈現(xiàn)氣孔多、強(qiáng)度??高的性能特征。總體而言，氮化硅鐵是一種復(fù)合材料，兼具Ｓｉ３Ｎ４無機(jī)材料和??Ｆｅ－Ｓｉ合金的性質(zhì)與特點(diǎn)。??（１）

ｌａｔｍＮ２）分解。Ｐａｓｔｏ［４５］的研究表明，金屬元素尤其是Ｆｅ的出現(xiàn)，與Ｓｉ??形成化合物，導(dǎo)致Ｓｉ的活性降低，通過反應(yīng)平衡計(jì)算，導(dǎo)致氮化硅在１８８０?°Ｃ??時(shí)需要３０倍氮?dú)鈮毫Σ拍芊�(wěn)定，如圖２－３所示；其研宄認(rèn)為當(dāng)溫度高于１８００°Ｃ??時(shí)，Ｆｅ促進(jìn)Ｓｉ３Ｎ４的分解，形成Ｆｅ－Ｓｉ合金液相與氮?dú)�，并且使得材料出現(xiàn)氣孔，??燒結(jié)速率降低。Ｈｅｉｋｉｎｈｅｉｍｏ［４６］采用擴(kuò)散偶在１１００－１１５０?°（：測試了Ｆｅ與Ｓｉ３Ｎ４之??間的擴(kuò)散反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)Ｆｅ導(dǎo)致Ｓｉ３Ｎ４分解，反應(yīng)形成了Ｆｅ－Ｓｉ合金，分解出的氮?dú)??通過氣孔和金屬排出。這表明Ｆｅ容易與Ｓｉ結(jié)合形成Ｆｅ－Ｓｉ合金，從而導(dǎo)致Ｓｉ３Ｎ４??不穩(wěn)定。但是當(dāng)形成Ｆｅ－Ｓｉ合金后，Ｆｅ－Ｓｉ合金對于Ｓｉ３Ｎ４穩(wěn)定性的后續(xù)影響鮮有??研宄報(bào)導(dǎo)，其作用機(jī)理尚不明確。因此對于氮化硅鐵而言，其在較高溫度下??內(nèi)部結(jié)構(gòu)的物相與結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變有待進(jìn)一步深入探宄。??此外，Ｆｅ－Ｓｉ合金影響Ｓｉ３Ｎ４的致密化燒結(jié)。Ｗｈａｌｅｎ［４７】研究了Ｆｅ－Ｓｉ合金在??Ｓｉ３Ｎ４上的潤濕性，結(jié)果表明Ｆｅ－Ｓｉ液相在Ｓｉ３Ｎ４上潤濕角小于９０°，在熱壓燒結(jié)??的Ｓｉ３Ｎ４上潤濕性良好

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3589764