回转窑窑口新型浇注料的研制

利用均化矾土和电熔莫来石为主要原料,添加少量碳化硅,以铝酸钙水泥为结合剂,制备了一种新型窑口浇注料。通过其与现场刚玉-莫来石质浇注料进行对比,得出以下结论:4.8%的加水量以及粒度分布系数为0.34的新型浇注料具有较高的体积密度和常温强度;新型浇注料1 400℃在基质中原位形成了大量的莫来石相使其高温抗折强度提高了10倍,高温下在基质部分生成的原位莫来石与原料中引入的柱状莫来石呈网络交叉结构,使其4%荷重软化温度提高了200℃以上;在新型浇注料配方中的电熔莫来石及碳化硅细粉,均起到了提高材料的热震稳定性及高温耐磨性的作用。     

添加剂对硅砖性能与结构的影响

以硅石为主要原料,以氮化硅、碳化硅、金属硅和熔融石英为添加剂,其添加剂加入量分别为1%、3%、5%。采用石灰乳和铁鳞为矿化剂,试样成型压强为100 MPa,试样烧成温度为1400℃保温3 h。研究了不同添加剂及其含量对试样烧结性能、物相成分、显微结构及抗热震性能的影响。试验结果表明：随添加剂引入量的增加,线变化率与显气孔率呈现先下降转而上升的趋势,抗折强度、体积密度与热震残余强度先上升转而下降,真密度为逐步降低。引入不同含量的氮化硅,其热膨胀率均小于未加添加剂的对比试样。引入5%氮化硅的试样,其鳞石英含量高达80%,显微结构致密。     

金属氧化物对氟硅密封剂耐热性能的影响

 基于市面上普遍存在的金属氧化物掺杂氟硅耐热密封剂的报道,以α,ω-二羟基聚甲基三氟丙基硅氧烷共聚物为生胶,气相二氧化硅为填料,金属氧化物为耐热剂,制备了脱氢型室温硫化氟硅密封剂。通过热空气老化法评价了稀土氧化物和氧化铁掺杂氟硅耐热密封剂在250、300℃的耐热性,结果显示,在较低温度下（250℃）,稀土金属氧化物掺杂氟硅耐热密封剂的耐热效果更好;而在300℃的环境中,氧化铁掺杂氟硅耐热密封剂的耐热性能优于稀土金属氧化物。从普适性和经济性角度分析,氧化铁掺杂氟硅耐热密封剂有着较广泛的使用价值。     

聚酰胺酸改性环氧树脂耐热性的研究

用4, 4′-二氨基二苯基砜(DDS)做固化剂,采用聚酰胺酸(PAA)对环氧树脂(EP)进行改性,研究了PAA用量、固化剂用量和反应时间对环氧树脂耐热性的影响,采用TG测定不同配比、预反应时间及不同固化温度下改性EP的耐热性,利用SEM对最佳配比固化后样品的表面和断面形貌进行了分析.结果表明,改性树脂最佳固化工艺条件为:120 ℃,1 h→150 ℃,1 h→170 ℃,2 h→200 ℃,2 h→250 ℃,2 h;改性树脂配比为mEP∶mPAA∶mDDS=1∶0.75∶0.08;预反应时间3 h,改性EP的热分解温度为411 ℃,比未改姓EP提高了近80 ℃以上;EP/PAA/DDS固化后样品无明显的两相结构,树脂的相容性较好.     

CuO掺杂对10NiO-NiFe2O4陶瓷致密化烧结及其力学性能的影响

采用冷压成型和常压烧结工艺制备CuO掺杂10NiO-NiFe2O4陶瓷,研究CuO掺杂量对10NiO-NiFe2O4陶瓷的致密度、抗折强度及热震稳定性的影响。结果表明,在1 300℃烧结温度下,掺杂CuO能够有效提高10NiO-NiFe2O4陶瓷的致密度,其中添加6%CuO试样的相对密度（95.55%）最大;掺杂CuO可大幅提高10NiO-NiFe2O4陶瓷的抗折强度,其中添加8%CuO试样的抗折强度（139MPa）最高,且在800℃下经过1次和3次热循环后,该试样的抗折强度损失率仅分别为5.7%和8.6%,表现出良好的抗热震性能。     

锆英石对镁质浇注料抗渣性及热震稳定性的影响

采用坩埚法研究了锆英石加入量对镁质浇注料的抗渣性的影响，用水急冷法研究了锆英石加入量对镁质浇注料的热震稳定性的影响。结果表明：随着配料中锆英石的增加，浇注料抗渣渗透性增强，抗渣侵蚀性降低，抗热震稳定提高。主要探讨了镁锆质浇注料抗渣渗透性机理。     

添加Al2O3--ZrO2复合粉改性氧化锆质定径水口及其损毁机理

通过添加溶胶-凝胶法制备的Al2O3-ZrO2复合粉,对陶瓷型和颗粒型氧化锆质定径水口进行改性.对比研究了陶瓷型和颗粒型定径水口改性前后物理性能,矿物相组成和显微结构的变化,并通过现场连铸实验对四种定径水口损毁机理进行了探讨.结果表明:相较于颗粒型定径水口,陶瓷型定径水口的显气孔率较低,体积密度和耐压强度较高,热震稳定性较差,抗侵蚀和冲刷性能较好.通过添加Al2O3-ZrO2复合粉改性后的定径水口显气孔率降低,体积密度增加,耐压强度提高,颗粒型定径水口的热震稳定性有了较大的提升,热震次数约为改性前的1.5倍以上.通过对连铸现场实际使用35 h后的残样分析发现,陶瓷型水口损毁主要是由于热震稳定性差导致使用时发生炸裂,炸裂产生的裂纹引起一定程度的剥落和扩径.未改性颗粒型定径水口由于强度低和显气孔率高,剥落和扩径更为严重,添加Al2O3-ZrO2复合粉改性后生成的镁铝尖晶石增强相大幅度提高了颗粒水口的热震稳定性和抗冲刷侵蚀性能,连铸现场使用后几乎未扩径.     

含氰基和乙炔基苯并噁嗪树脂的固化行为及性能研究

以4-氨基苯氧邻苯二甲腈（BZN）、间氨基苯乙炔（APA）和多聚甲醛为原料制备了含氰基和乙炔基的苯并噁嗪树脂（BZ-BPA）。利用差示扫描量热法（DSC）、傅里叶变换红外光谱法（F T-IR）、热重分析法（TGA）分析了BZ-BPA的固化行为,得到：BZ-BPA在固化反应过程中存在两个放热峰（225℃和274℃）;在氮气氛围下,BZ-BPA固化物热失重5%的温度（T _d5）为502.6℃,800℃时质量残留率为79.8%;在空气氛围下,T _d5为506.0℃,800℃时质量残留率为29.6%。采用Kissinger法计算得到两个固化反应的表观活化能（E）：E₁=228.31 kJ/mol,E₂=87.97 kJ/mol;由Ozawa法计算得到：E₁=225.98 kJ/mol,E₂=92.26 kJ/mol;固化反应接近一级反应。考察了石英纤维增强的BZ-BPA复合材料（QF/BZ-BPA）的力学性能和耐热性能,结果显示：QF/BZ-BPA的玻璃化转变温度（T_g）为476℃;在常温下其弯曲强度为764.2 MPa,层间剪切强度为57.3 MPa;在400℃热处理2 h后,其弯曲强度为614.5 MPa,层间剪切强度为38.1 MPa;400℃热处理10 h后,其质量损失仅为2.4%。以上结果表明BZ-BPA复合材料具有优异的力学性能和耐热性能。     

含氰基和乙炔基苯并噁嗪树脂的固化行为及性能研究

以4-氨基苯氧邻苯二甲腈（BZN）、间氨基苯乙炔（APA）和多聚甲醛为原料制备了含氰基和乙炔基的苯并噁嗪树脂（BZ-BPA）。利用差示扫描量热法（DSC）、傅里叶变换红外光谱法（F T-IR）、热重分析法（TGA）分析了BZ-BPA的固化行为,得到：BZ-BPA在固化反应过程中存在两个放热峰（225℃和274℃）;在氮气氛围下,BZ-BPA固化物热失重5%的温度（T _d5）为502.6℃,800℃时质量残留率为79.8%;在空气氛围下,T _d5为506.0℃,800℃时质量残留率为29.6%。采用Kissinger法计算得到两个固化反应的表观活化能（E）：E₁=228.31 kJ/mol,E₂=87.97 kJ/mol;由Ozawa法计算得到：E₁=225.98 kJ/mol,E₂=92.26 kJ/mol;固化反应接近一级反应。考察了石英纤维增强的BZ-BPA复合材料（QF/BZ-BPA）的力学性能和耐热性能,结果显示：QF/BZ-BPA的玻璃化转变温度（T_g）为476℃;在常温下其弯曲强度为764.2 MPa,层间剪切强度为57.3 MPa;在400℃热处理2 h后,其弯曲强度为614.5 MPa,层间剪切强度为38.1 MPa;400℃热处理10 h后,其质量损失仅为2.4%。以上结果表明BZ-BPA复合材料具有优异的力学性能和耐热性能。     

静电植绒法制备石墨微鳞片高导热界面材料

为了制备高导热、低热阻的大面积导热界面材料,使用静电植绒法在高电压静电场下垂直取向石墨微鳞片,取向后的石墨微鳞片阵列在平面方向上呈现无规且紧凑的结构。通过微粉灌注法向石墨微鳞片中填充高密度聚乙烯（HDPE）或聚氨酯微粉,或者通过液态刮涂法填充低黏度硅橡胶前驱体,加热固化后,形成大面积高导热界面材料。导热性能测试结果表明：石墨微鳞片阵列（粒径1 000 μm）与柔性聚氨酯微粉复合形成的导热膜在68.95 kPa和689.5 kPa的压力下测得的垂直方向导热率分别为4.3 W/（m·K）和8.7 W/（m·K）;与柔性硅橡胶复合形成的导热膜在68.95 kPa和344.75 kPa的压力下测得的垂直方向导热率分别为2.0 W/（m·K）和4.1 W/（m·K）;与硬质HDPE微粉复合形成的导热膜由于表面过于粗糙和坚硬,无法测得可靠的导热率。实际散热效果显示,柔性硅橡胶导热膜与石墨纸贴合的散热结构能够将热聚集点的热量快速传递到石墨纸表面,并通过石墨纸层均匀散开。     

Sialon/SiC复相材料的组织与性能

研究了利用粘土、SiC为主要原料,直接合成的Sialon/SiC复相耐火材料的相组成和显微组织,并研究了材料中Sialon含量对复相材料的密度、抗折强度、耐压强度和热震稳定性的影响·结果表明,复相材料的抗折强度和耐压强度均随Sialon相含量的增加而增加,最大抗折强度为876MPa,最大耐压强度为193MPa;材料的体积密度随材料中Al2O3残余相含量的增加而增加,材料的最大体积密度为265g/cm3;材料的热震稳定性随Sialon相含量的增加而下降;材料的显微组织为Sialon和Al2O3形成的连续基质相包裹着SiC颗粒的显微复合组织·     

利用粉煤灰反应烧结合成ZrO_2-莫来石复合材料

以粉煤灰、锆英石和氧化铝为原料,通过反应烧结法合成ZrO2-莫来石复合材料.研究了烧结温度对合成材料线收缩率、密度、吸水率、常温耐压强度和抗热震性的影响.采用XRD和SEM表征材料的相组成和显微结构.研究结果表明,在1600℃下烧结4h可以合成常温耐压强度高、烧结性和抗热震性优异的ZrO2-莫来石复合材料;合成材料中ZrO2多以粒状形式存在,平均粒径约为5～10μm,能较均匀地分布于莫来石基质中.     

蒙脱土的高温相变及微观结构表征

用X射线衍射仪和扫描电子显微镜,对阳离子交换容量为0.90 mmol/g,粒径≤74μm,纯度为80%～90%的钙基蒙脱土粉体,在不同温度下的焙烧产物进行了物相分析和结构表征。结果表明:钙基蒙脱土经过800℃焙烧后,蒙脱土的衍射峰消失,出现非晶质相,粉体颗粒边缘有部分熔融迹象;经1 000℃焙烧后,出现镁铝硅酸盐相,蒙脱土粉体颗粒边缘熔化,相互黏结成块,但是非常疏松;经1 200℃焙烧后,镁铝硅酸盐发生分解,生成堇青石和少量方石英,蒙脱土颗粒熔融、再结晶成块,致密度较高,但是表面有气孔。     

Microstructure and physical properties of steel-ladle purging plug refractory materials

Three different castables were prepared as steel-ladle purging-plug refractory materials:corundum-based low-cement castable (C-LCC), corundum-spinel-based low-cement castable (C-S-LCC), and no-cement corundum-spinel castable (C-S-NCC) (hydratable alumina ρ-Al₂O₃ bonded). The properties of these castables were characterized with regard to water demand/flow ability, cold crushing strength (CCS), cold modulus of rupture (CMoR), permanent linear change (PLC), apparent porosity, and hot modulus of rupture (HMoR). The results show the CCS/CMoR and HMoR of C-LCC and C-S-LCC are greater than those of the castable C-S-NCC. According to the microstructure analysis, the sintering effect and the bonding type of the matrix material differ among the three castables. The calcium hexaluminate (CA₆) phase in the matrix of C-LCC enhances the cold and hot mechanical strengths. In the case of C-S-LCC, the CA₆ and 2CaO·2MgO·14Al₂O₃ (C₂M₂A₁₄) ternary phases generated from the matrix can greatly increase the cold and hot mechanical strengths. In the case of the no-cement castable, sintering becomes difficult, resulting in a lower mechanical strength.     

Fracture behavior and microstructure analysis of Al2O3–MgO–CaO castables for steel-ladle purging plugs

Three different castables based on the Al₂O₃–MgO–CaO system were prepared as steel-ladle purging plug refractories: corundum- based low-cement castable (C-LCC), corundum-spinel-based low-cement castable (C-S-LCC), and corundum-spinel no-cement castable (C-S-NCC) (hydratable alumina (ρ-Al₂O₃) bonded). The fracture behavior at room temperature was tested by the method of “wedge-splitting” on samples pre-fired at different temperatures; the specific fracture energy G′_f and notched tensile strength σ_NT were obtained from these tests. In addition, the Young’s modulus E was measured by the method of resonance frequency of damping analysis (RFDA). The thermal stress resistance parameter R′′′′ calculated using the values of G′_f, σ_NT, and E was used to evaluate the thermal shock resistance of the materials. According to the microstructure analysis results, the sintering effect and the bonding type of the matrix material were different among these three castables, which explains their different fracture behaviors.     

热处理对奥氏体不锈钢00 Cr24 Ni13铸坯高温热塑性的影响

采用热处理实验方法,同时结合热模拟压缩和热模拟拉伸试验,研究了热处理对奥氏体不锈钢00Cr24Ni13铸坯高温热塑性的影响。实验结果表明：热处理能够明显改变实验钢铸坯中δ铁素体的形貌;经1200℃保温3 h空冷后,原始铸坯中存在的大面积连续网状δ铁素体完全转变为弥散分布的细小颗粒状组织。具有颗粒状δ铁素体的热处理试样与热处理前相比,不同温度压缩时的变形抗力略有增加,但并没有急剧恶化;热模拟抗拉强度基本保持不变;相同温度下的断面收缩率( Z)显著提高,其中Z≥60%的温度区间由1150~1280℃扩展为1050~1300℃,高塑性(Z≥80%)温度范围在150℃左右(1150~1300℃)。     

铜粉粒径对烧结式热管传热性能的影响

为了进一步优化烧结式吸液芯的结构,提高热管的热传导性能与效率,研究了外径分别为5、6、8mm和吸液芯厚度为0.5～0.6 mm的热管的传热特性,结果发现:铜粉粒径分布比较集中时,如果其平均粒径增大,吸液芯的孔隙率和热管的极限传输功率(MHTP)均会增大,热管的冷凝端温差及总热阻则略微减小;不同粒径范围的铜粉混合时,热管的冷凝端温差及总热阻在不同外径的热管内的变化规律不同;含70%小粒径铜粉的烧结式热管的MHTP最小,且粒径越小MHTP越低;含70%大粒径铜粉的烧结式热管的MHTP仅次于全部为大粒径铜粉的烧结式热管的MHTP;铜粉粒径的范围越小,热管的性能越优,平均粒径为(165±15)μm的铜粉适合于制作薄壁烧结式热管.     

高温流化床与浸没表面间传导、对流和辐射换热的数值分析

应用作者所提出的表面-颗粒-乳化团传热理论模型对粒径0.87～1.21mm，堆积密度386～870kg/m³的5种空心刚玉球粒子流化床在950℃床温时流化床与浸没表面间的传热进行了数值计算，并与文献实验数据进行了比较。计算表明，浸没表面温度对瞬时换热系数有显著影响，表面温度为900℃时的瞬时换热系数约是表面温度为300℃时的瞬时换热系数的1.6倍；粒径减小、堆积密度增加都使换热系数增大，其中粒径和堆积密度的变化对热传导系数分量的影响最为显著，对对流和辐射换热系数分量的影响相对较小。计算了传导、对流和辐射换热系数分量占总换热系数的份额，对于所用的5种粒子，950℃床温，流化数(U/U_mf)在1.1～4.0范围，对表面温度平均的总传热量中，热传导占57%～43%，辐射换热占51%～37%，对流换热占5%～3%。讨论了U/U_mf对气泡相辐射换热和乳化相辐射换热的影响。     

MgO-C材料在氮气气氛下的物相演化及其力学性能研究

以电熔镁砂、天然鳞片石墨、煤沥青、Al粉及Si粉为主要原料,以热固性酚醛树脂为结合剂,混匀后压制成MgO-C材料试样。将试样在氮气气氛下分别经1000℃×3h、1200℃×3h、1400℃×3h热处理,研究热处理温度对材料物相组成、显微结构及力学性能的影响。结果表明,1000℃热处理后,试样中Al消失,反应生成了柱状AlN和八面体状MgAl2O4,此温度下Si尚未参与反应;1200℃热处理后,Si开始反应生成六边形板状的SiC,镶嵌在镁砂基体中,提高了试样的高温抗折强度和热震后残余抗折强度;1400℃热处理后,试样中除有柱状AlN和八面体状MgAl2O4生成外,还有较多晶须状SiC和针状β-Si3N4生成,形成了良好的非氧化物结合,使得材料具有优良的高温力学性能和抗热震性能。     

成型工艺对CBS系微晶玻璃结构与性能的影响

采用干压成型和流延成型工艺制备CaO-B2O3-SiO2(CBS)系生坯。考察成型工艺对CBS微晶玻璃的烧结性能与介电性能的影响;用X线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对试样进行表征。结果表明:与干压成型相比,流延成型体系中没有出现新的晶相,流延成型试样的体积密度和收缩率有所增加,有利于介电常数提高和介质损耗的降低;850℃烧结的流延成型试样,体积密度达到2.58 g/cm3,X、Y轴收缩率均为15.35%,10 GHz时介电常数和介电损耗分别为6.45和8×10-4,300℃的热膨胀系数为12.02×10-6K-1,抗弯强度为161.18 MPa,热导率为1.9 W/(m.K)。CBS微晶玻璃与Ag电极高温烧结后金属Ag布线断裂。金属Ag电极浆料与生料带共烧时,Ag+能够沿着基片表面不致密部分扩散,而相对致密的晶相,能够在一定程度上阻碍Ag+扩散。