原位生成Sialon增强Al2O3-SiC-C铁沟浇注料抗渣机理研究

采用静态坩埚法进行了Sialon增强Al2O3-SiC-C铁沟浇注料的抗渣实验.结果表明,该种铁沟料具有比传统铁沟料更优异的抗渣性能.通过X-射线衍射和SEM分析可知,其抗渣机理为添加的Si3N4,Si与Al2O3发生原位反应生成Sialon,使材料内部结合更加紧密,并且生成的Sialon活性较高,氧化放出气体,阻止熔渣的渗入;其次,Sialon向熔渣中溶解,使熔渣成为含N的高硅玻璃,粘度增大;此外,Al2O3与熔渣的MgO反应生成MgAl2O4,形成一阻挡层,这也是Sialon增强Al2O3-SiC-C浇注料具有优异的抗渣渗透及侵蚀性能的重要原因.     

Sialon相的Z值对Sialon/刚玉复合材料组织和性能的影响

研究了一步工艺合成Sialon/刚玉复合材料中Sialon相Z值的控制,以及SialonZ值对Sialon/刚玉复合材料的机械强度、抗热震性、抗化学侵蚀性、抗氧化性和显微组织的影响规律·结果表明:Sialon/刚玉复合材料随着材料中Sialon相Z值的升高,材料的强度降低,热震稳定性下降,抗氧化性提高,抗化学侵蚀性得到显著改善,Sialon柱状晶体尺寸增大;Sialon相Z值选择在3时该材料能够获得优良的抗氧化性和抗侵蚀性并均衡得到适宜的强度和热震稳定性·     

MgAlON-Al2O3复合材料的抗渣性能

采用坩埚法研究MgAlON-Al2O3系复合材料的抗渣性能，分析了复合材料的高温稳定性能和材料受渣侵蚀后的显微结构变化。研究结果表明，MgAlON的抗渣性能优于刚玉和刚玉-MgAlON系复合材料；同时在Mg-AlON-Al2O3系复合材料中，随着MgAlON含量增加，复合材料抗渣性能增加。     

ZrO2粒径对ZrO2/ZrW2O8复合材料性能的影响

分别采用Nano-ZrO2和Commercial-ZrO2制备ZrO2/ZrW2O8复合材料,并对所得复合材料的微观结构、烧结质量及其热膨胀性能进行了研究.结果表明,当ZrO2和ZrW2O8的质量比为2∶ 1时,ZrO2/ZrW2O8复合材料的热膨胀系数极低,接近于零.然而Commercial-ZrO2/ZrW2O8复合材料存在致密度不高,气孔率大的缺点.Nano-ZrO2的采用,可以降低基体的烧结温度,改善复合材料的烧结质量,Nano-ZrO2/ZrW2O8复合材料的相对密度达到94%,比Commercial-ZrO2/ZrW2O8的相对密度75%有明显提高.     

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·     

氮化硼和不同尺寸氧化铝复配对尼龙6/聚丙烯复合材料导热性能的影响

采用两步法将片状氮化硼(BN)和两种尺寸的球形氧化铝(纳米级Al2O3:Nano-Al2O3;微米级Al2O3:Micro-Al2O3)引入到尼龙6/聚丙烯(PA6/PP)合金中制备高导热的BN/Nano-Al2O3/Micro-Al2O3/PA6/PP复合材料.借助加工过程中的剪切力以及PP相的体积排斥作用,发现BN...     

含FeO熔渣对ZrO2固体电解质侵蚀性研究

采用热力学计算软件FactSage中的Equilib平衡计算模块,模拟研究静态条件下SiO2-CaO-Al2O3-MgO-FeO五元渣系对ZrO2材质的侵蚀特性。利用MgO稳定的ZrO2固体电解质管与碳饱和铁液以及酸性渣构建可控氧流电池,分别进行电池在开路条件与外加电势条件下的侵蚀实验,并通过SEM、EDS分析检测,讨论酸性渣可控氧流电解时ZrSiO4新相的形成机理以及对固体电解质导电性能的影响。结果表明,ZrO2的侵蚀程度随温度的升高和渣中FeO含量的增加而增加;在低碱度和高碱度条件下,熔渣与氧化锆之间分别会有ZrSiO4和CaZrO3生成;相对于静态以及开路条件,外加电势电解条件下酸性熔渣与氧化锆之间易形成新相层,从而显著增大电池内阻,阻碍氧离子迁移,但也能减轻或阻碍熔渣对ZrO2固体电解质的渗透侵蚀;可控氧流电解时酸性渣中初始FeO含量最好低于20%,碱度R最好在0.23～0.80之间。     

颗粒增强Al基复合材料组织和性能的研究

采用高能球磨粉末冶金法制备颗粒增强Al基复合材料,分别以ZrO2,SiC和α-Al2O3为增强体,对比分析了不同颗粒增强Al基复合材料的组织与性能.以α-Al2O3颗粒为主增强体,分析了不同粒度α-Al2O3对复合材料组织性能的影响.研究结果表明,ZrO2/Al和 SiC/Al 复合材料的界面结合不如α-Al2O3/Al复合材料的界面结合紧密,α-Al2O3颗粒粒径为45μm时,复合材料性能更好地得到改善,添加适量的Ce能改善基体与增强体的界面结合,并显著地提高了颗粒增强Al基复合材料的性能.     

Al2O3/WC-10Co/ZrO2/Ni金属陶瓷的微波烧结

以纳米WC-10Co复合粉末、YSZ纳米粉末、Al2O3亚微粉末与工业Ni粉为原料,采用微波烧结＋热等静压处理制备性能优良的Al2O3/WC-10Co/ZrO2/Ni金属陶瓷,研究微波烧结、微波烧结＋热等静压处理对Al2O3/WC-10Co/ZrO2/Ni金属陶瓷的组织结构和力学性能的影响。研究结果表明：WC-10Co（10%,质量分数）,YSZ（30%）,Al2O3（55%）与Ni（5%）复合粉末高能球磨后,经过微波烧结＋热等静压处理,可以得到平均晶粒度小于1.5μm的整体性能较好的亚微Al2O3/WC-10Co/ZrO2/Ni金属陶瓷,其相对密度为98.4%,洛氏硬度为HRA 94.0;微波烧结＋热等静压可以有效地消除微波烧结造成Al2O3/WC-10Co/ZrO2/Ni金属陶瓷中的孔隙,提高复合材料的密实度和力学性能,而且金属陶瓷的晶粒基本没有异常长大。     

Si3N4/AlN对Sialon/刚玉复合材料组织和性能的影响

以棕刚玉,Al,Si,Al2O3为原料,利用一步工艺合成了Sialon/刚玉复合材料·研究了Si3N4/AlN复合添加剂对复合材料组织、性能以及复合材料中N含量的影响·研究结果表明:材料中N含量随着Si3N4/AlN复合添加剂的增加而增加,材料的强度随着Si3N4/AlN复合添加剂的增加呈现出先升高后降低的变化趋势;当氮化温度超过1330℃,氮化时间超过8h后,添加Si3N4/AlN的材料中N含量基本上达到饱和值,添加Si3N4/AlN可以降低Sialon相的合成温度;1230～1280℃是一个重要的前期氮化温度,添加Si3N4/AlN的材料在该温度可完成整个氮化反应的94 2%,早期对Al,...     

板坯连铸结晶器吹氩工艺参数优化

采用流体体积(VOF)方法和拉格朗日离散模型建立了反映230mm×1100mm板坯连铸结晶器吹氩过程中钢液、熔渣和氩气气泡流动行为的数学模型,通过数值模拟方法研究吹氩量、拉坯速度和水口浸入深度等工艺参数对结晶器内钢/渣界面行为特征的影响规律。结果表明,吹氩会明显加剧水口附近的钢/渣界面波动,选择合适的拉坯速度能有效降低该处的界面波动幅度,同时吹氩有利于减缓结晶器弯月面处的液面波动,可在一定程度上达到稳定钢/渣界面的目的。从16种工艺配置方案中优化出该结晶器的最佳吹氩工艺参数为:拉坯速度1.2m/min,吹氩量9L/min,水口浸入深度120mm。     

304奥氏体不锈钢夹杂物的冶金行为

根据热力学计算,结合生产过程实际,研究了Si脱氧条件下304奥氏体不锈钢在LF精炼、连铸过程夹杂物的变化规律.结果表明,钢水中主要形成CaO-Al2O3-SiO2类复合夹杂物,钢水中Al含量随Si含量的降低逐渐减小.当精炼渣碱度R=1.5时,随精炼、连铸过程的进行,复合夹杂物中Al2O3含量逐渐减少,CaO,SiO2含量逐渐增加.终点铸坯夹杂物成分为30%～35%CaO,20%～27%Al2O3,25%～30%SiO2,其他成分含量较少.终点铸坯夹杂物略显碱性,变形能力稍弱.     

汽车板用钢Si含量控制技术研究

为解决国产汽车板用钢在冶炼过程中因钢水增硅导致的钢板性能下降的问题,本文对钢板冶炼各阶段Si含量的产生及变化情况进行了研究。影响各阶段钢水增硅的原因主要包括钢包渣碱度、钢水Al含量、中包渣和中包绝热板的材质等,通过选用Si质量分数小于1.5%的脱氧剂、采用钢包渣改质剂提高钢包渣的渣碱度、选用全碱性中间包或不含硅的大包保护渣等控制措施,能够将精炼-连铸过程中钢液增硅质量分数控制在0.01%以下。     

CaO-ZrO2-TiO2-BN材料的热力学分析及实验验证

从Ca-O-N、Zr-O-N、Ti-O-N及B-O-N的叠加的优势区图可以看出CaO-ZrO2-TiO2-BN体系在1823K下可以稳定存在.XRD分析结果表明氧化物之间高温下形成了复杂的化合物或固溶体.应用FactSage软件计算CaO-ZrO2-TiO2三元相图得出,通过控制TiO2的加入量,能够将体系控制在高温固相区,可用作水口材料.由于钢水中[Al]的存在,BN在连铸过程中不会被水口内部达到平衡时的游离O2以及钢中溶解[O]所氧化.     

不锈钢板坯连铸结晶器内钢/渣界面行为模拟及卷渣分析

基于湍流模型与多相流模型的耦合,应用液面追踪技术(VOF),实现了对不锈钢板坯连铸结晶器内流体流动及钢/渣界面行为的模拟计算,并用水模拟结果进行了对比验证,在此基础上计算出实际的钢/渣界面特征及界面上钢/渣行为.通过分析水口的侧孔形状、出口倾角、水口浸入深度、结晶器宽度以及拉速对钢/渣界面特征及界面上钢/渣行为影响规律,指出了钢/渣界面行为与卷渣是密切相关的,进而探讨了钢/渣界面及卷渣形成的机理.     

连铸中间包耐火材料的冲蚀特性与控流装置的优化设置

中间包内耐火材料的损毁是化学反应、热应力与钢液流动的协同作用所致,中间包内控流装置发生侵蚀的主要原因是钢液对耐火材料的冲蚀.对设置有湍流控制器、挡渣堰、挡渣坝的中间包耐火材料的冲蚀特性进行数值模拟计算与分析,结果表明,中间包内冲蚀最严重的部位是在湍流控制器及冲击区包壁上部1/3处,其次是挡渣堰迎向钢液流动一侧壁面;随着挡渣堰与钢液入口距离的增加,钢液对挡渣堰、挡渣坝的冲蚀强度下降;根据停留时间分布(RTD)曲线设置中间包控流装置时,应考虑钢液对耐火材料的冲蚀特性.     

钢锭头部保护渣增碳机理初探

调查了鞍钢8.3t钢锭头部使用保护渣浇注时的碳偏析情况:在实验室研究了熔融保护渣碳的饱和含量及其影响因素;熔渣-钢液间、碳粉-熔渣-钢液间平衡增碳研究,从而对使用保护渣浇注时钢锭头部的增碳机理提出了初步的看法:由于钢锭头部熔渣的含碳量很低(0.10％—0.20％),所以在浇注中保持足够的熔渣层不致于引起头部增碳。     

38CrMoAl高铝钢钢水可浇性控制

38CrMoAl高铝钢由于Al含量较高([Al]=0.7%～1.1%,质量分数),在连铸过程中容易导致水口的堵塞,因此需要对钢中Al2O3夹杂物进行形态控制,保证钢水的可浇性.热力学计算和实验研究结果显示:钢中高含量的Al对渣中即使少量的SiO2都具有较强的还原性;不采用传统的精炼喂钙线工艺,而进行转炉出钢过程渣洗操作,能将高熔点的Al2O3转变为低熔点的球状钙铝酸盐夹杂.同时,采用CaO--Al2O3基中间包覆盖剂,以避免钢渣反应导致钢中夹杂物含量增加.工业性试验结果表明,钢水洁净度较高,可浇性好,连续浇注5炉后,水口内壁基本无结瘤现象.     

连铸保护渣在结晶器中熔融行为的计算机仿真

在对特定的连铸保护渣进行分析时，熔渣层厚度是一个重要参数，如果在连铸过程中熔融层厚度不能保持在某一最小值以上时，铸坯的内外部质量会因坯壳与结晶器间的润润变差而受到影响，因而必须确定适合条件的保护渣，在工业试验中，保持其它参数不变而只控制一个参数的变化来研究其影响是非常困难的，而且费用昂贵。采用数学计算和计算机仿真方法进行此类研究，较好的预测了钢液面上熔融层的厚度及温度分布，并以此来研究了保护渣物理性能对保护渣各层厚度的影响。