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。     

合成致密刚玉-莫来石-锌铝尖晶石复相材料的工艺研究

研究了合成致密刚玉-莫来石-锌铝尖晶石复相材料的工艺条件.通过XRD和SEM分析了煅烧温度与生成物相的关系,采用二步煅烧工艺研究了轻烧温度及轻烧时间对刚玉-莫来石-锌铝尖晶石复相材料的烧结性能的影响.结果发现:采用ZnO、SiO2、Al(OH)3为原料,1300℃时,系统中能够生成刚玉、莫来石、锌铝尖晶石.在轻烧温度为1300℃时,最佳的保温时间为3h,此时显气孔率达到最小,体积密度相应最大.进一步提高轻烧温度到1400℃时,有利于刚玉-莫来石-锌铝尖晶石复相材料的烧结,在此轻烧温度下,最佳的保温度为2h,此时试样的显气孔率达到最大,体积密度相应最小.     

莫来石-钛酸铝复相材料的研究

探讨了在莫来石材料的基质中引入TiO2 原位形成钛酸铝对其性能的影响 .结果表明 ,适量钛酸铝可显著提高莫来石制品的抗热震稳定性和在一定程度上提高其荷重软化温度 ,为制备优质莫来石 钛酸铝复相材料提供依据     

莫来石-钛酸铝复相材料的研究

探讨了在莫来石材料的基质中引入TiO2原位形成钛酸铝对其性能的影响.结果表明,适量钛酸铝可显著提高莫来石制品的抗热震稳定性和在一定程度上提高其荷重软化温度,为制备优质莫来石-钛酸铝复相材料提供依据.     

莫来石互锁结构材料的微观形貌及发光性能研究

莫来石互锁结构材料以莫来石棒状晶粒作为微观结构单元,通过棒状晶粒之间的相互交叉连接形成网络框架结构.本文以叔丁醇基凝胶注模成型法制备莫来石互锁结构材料,以CeF_3作为添加剂,考察CeF_3引入后材料的微观形貌及发光性能.研究过程中,采用差热-热重法对粉体原料的高温反应过程进行分析,以X射线衍射和扫描电子显微镜对试样的物相组成和微观形貌进行分析,并采用荧光光谱仪对试样的发光性能进行测定.     

结合系统对刚玉质浇注料显微结构及性能的影响

以板状刚玉骨料和细粉为主要原料,分别以硅微粉、Al2O3-SiO2凝胶粉和铝酸钙水泥为结合剂,制备了3组不同结合系统的刚玉质浇注料,研究了浇注料经不同温度热处理后的物相变化及物理性能,采用X射线衍射及扫描电镜技术研究了其相组成和显微结构特征.结果表明,以硅微粉为结合剂的浇注料在1100℃时有莫来石晶核析出;继续升温,莫来石长大并出现液相.以凝胶粉为结合剂的浇注料在1100℃时出现方石英,不利于莫来石的生成.以铝酸钙水泥为结合剂的浇注料经1500℃处理后,水泥矿物转化为六铝酸钙(CaO·6Al2O3,CA6)相,这种呈片状的CA6相在基质结构内部交叉穿插,有利于提高浇注料的高温抗折强度和抗热震性能.     

钛酸铝-板状氧化铝复合材料合成与性能

将钛酸铝和板状刚玉按不同比例配合;再经成型、干燥、烧成制备试样。意图获得具有高抗热震性的高温复合材料;然后通过X射线及扫描电镜对试样分别进行相组成分析和微观结构分析,探索研究该复相材料物相组成,显微结构与抗热震性能的相互作用关系。试验结果表明:板状刚玉的引入在试样中形成架状结构,钛酸铝填充其中孔隙,钛酸铝的引入可以抑制板状刚玉晶体的长大,并与板状刚玉相热膨胀失配,产生微裂纹增韧,提高试样的抗热震性能。     

原位氮化生成Sialon结合刚玉浇注料的性能

以板状刚玉为骨料,电熔白刚玉细粉、水合氧化铝、Si粉和Al2O3微粉为基质,通过原位氮化反应制备了Sialon结合刚玉浇注料.研究了Sialon生成量对材料的常规物理性能、高温强度和抗热震性能的影响.用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了材料的物相组成和显微结构.结果表明:随Sialon生成量的增加,成型所需加水量增加,Sialon结合刚玉浇注料的常温抗折强度、体积密度下降,显气孔率略有增加,线变化率从微收缩到微膨胀;材料的高温抗折强度和抗热震性能明显提高,热震后的残余强度保持率从不含Sialon的纯刚玉浇注料的16%左右提高到50%左右.     

钛酸铝-板状氧化铝复合材料合成与性能

将钛酸铝和板状刚玉按不同比例配合；再经成型、干燥、烧成制备试样，意图获得具有高抗热震性的高温复合材料；然后通过X射线及扫描电镜对试样分别进行相组成分析和微观结构分析，探索研究该复相材料物相组成，显微结构与抗热震性能的相互作用关系。试验结果表明：板状刚玉的引入在试样中形成架状结构，钛酸铝填充其中孔隙，钛酸铝的引入可以抑制板状刚玉晶体的长大，并与板状刚玉相热膨胀失配，产生微裂纹增韧，提高试样的抗热震性能。     

氧化锆对刚玉-莫来石复相材料显微结构的影响

通过扫描电镜、光学显微镜、X射线衍射仪和能谱探针研究了单斜晶型氧化锆对刚玉-莫来石复相材料显微结构的影响.结果表明:当氧化锆质量分数＜25%时,氧化锆对刚玉-莫来石基体骨架有充实作用;氧化锆质量分数增加到35%左右时,基体骨架被氧化锆晶粒瓦解,处于一种过渡态;氧化锆质量分数超过40%后,氧化锆晶粒会堆集成串珠链状,并与基体主晶相共同交织成一种新的结构骨架,但新骨架仍较松散.氧化锆晶体的马氏体相变导致了刚玉-莫来石复相材料产生微裂纹,裂纹密度与氧化锆加入量有并增趋势.     

聚甲氧基有机硅/莫来石杂化材料的高温处理与热膨胀性能研究

制备了耐高温低膨胀聚甲氧基有机硅（PMOS）/莫来石杂化材料。FT-IR 与 XRD 测试表明材料在热处理过程中 PMOS 基体逐渐降解,而莫来石晶体则随温度的升高而稍有生长;TG 测试表明材料在800 ℃高温处理后仍有 93.4% 的质量残留;SEM 显示莫来石均匀分散在 PMOS 基体中;材料的冲击强度随热处理温度的升高而先减小后增大,800 ℃热处理后材料的冲击强度为924 J/m²;材料的膨胀系数很低,且随莫来石含量的增加而减小;聚甲氧基有机硅/莫来石杂化材料具有良好的耐高温性能与低热膨胀性能。     

颗粒增强钛基复合材料持久性能研究

目的研究颗粒增强钛基复合材料的持久性能,了解其影响因素。方法以TP-650钛基复合材料(属Ti-Al-Zr-Sn-Mo-Nb系合金)为研究对象,材料经过热处理后,加工成Ф5mm标准的持久实验试样,利用Bn-2持久试验机,在650℃/220MPa、650℃/300MPa、600℃/220MPa、600℃/300MPa条件下进行持久试验,采用Olympus光学显微镜观察钛基复合材料的组织。用Gatan Mode 600B双喷离子减薄机制备TEM试样,在JEOL JEM-200CX透射电镜下进行观察,研究了持久过程中裂纹的形成、位错、TiC颗粒的行为对材料持久性能的影响。结果及结论在持久过程中,复合材料的断裂裂纹萌生及扩展和TiC颗粒密切相关,持久断裂过程是空洞在TiC/Ti界面和晶界上形成、长大、相互合并成晶界裂纹的过程,TiC颗粒以及α、β相中位错可以改变裂纹的扩展方向,从而改善材料的持久性能。     

Research on application of different particle sizes of cordierite on castable refractory

Effect of different particle sizes of cordierite on properties of castable refractory by different heat treatment temperatures were investigated respectively with mullite and bauxite as raw materials,calcium aluminate cement as binders.After 24 h curing in mould and another 24 h curing at 110 ℃ after demoulding,the specimens were heat treated at 1 000 ℃,1 300 ℃ and 1 500 ℃ for 3 h,respectively.The bulk density(BD),permanent linear change(PLC),modulus of rupture(MOR)and clod crushing strength(CCS),thermal expansion coefficient and thermal shock resistance were examined.The results show that there is no obvious effect on adjusting permanent linear change and bulk density of castables by adding different particle sizes of cordierite at low temperature and intermediate temperature.Modulus of rupture of castable increase with the decreasing of the particle sizes of cordierite after heat treated by 1 000 ℃ and 1 300 ℃.In this experiment,thermal shock resistance of the castable with cordierite whose particle size is 0~1 mm is the best.     

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。     

莫来石/硅酸盐低膨胀率粘接材料固化机理与结构性能

以硅酸钠水溶液、莫来石粉体为原料制备了低膨胀率的莫来石/硅酸盐粘接材料,并通过FT-IR、XRD、NMR等方法对不同温度下热处理的样品进行了表征。结果表明,材料的固化反应发生在室温与400℃之间,为硅酸钠水溶液中的链式或环式聚硅酸、莫来石粉体上的铝羟基间缩合脱水反应,构建了以硅、氧、铝为主的三维体型网状结构;所制备的具有低膨胀系数的莫来石/硅酸盐粘接材料在100～400℃的温度范围,线膨胀系数为(1.2～3.7)×10-6K-1,600℃时线膨胀系数最大为1.45×10-5K-1,套接压缩剪切强度达25MPa。     

碳化硅氧化对硬铝基复合材料力学性能的影响

分析比较了原始态碳化硅颗粒与莫来石纤维混杂增强硬铝和氧化态碳化硅颗粒与莫来石纤维混杂增强硬铝复合材料的微观结构与力学性能．结果发现,后者的弯曲强度明显低于前者,微观分析表明,后者发生界面反应生成脆性化合物并使基体中的时效强化相减少是其强度降低的原因．     

GH36合金持久缺口敏感性与蠕变和疲劳及其交互作用下的裂纹扩展速率

研究了GH36合金持久缺口敏感性对裂纹扩展速率的影响。结果表明:通过软化的热处理制度来改善材料的持久塑性达到消除持久缺口敏感性的目的,对在蠕变或以蠕变为主的应力条件下延缓裂纹的扩展具有重要意义;而在低周疲劳或以疲劳为主的应力条件下,裂纹扩展速率对强度敏感,而与材料是否存在持久缺口敏感性无关;提高强度可显著提高材料的抗低周疲劳裂纹扩展能力。为使材料在蠕变、疲劳以及蠕变疲劳交互作用下都只有高的抗裂纹扩展能力,应对材料进行强韧化。     

用粉煤灰合成不同组成的Sialon环境材料

以粉煤灰和炭黑为原料,采用碳热还原氮化法在1 350~1 550℃下保温6 h合成出不同组成的Sialon环境材料.研究了合成温度对材料相组成的影响,观察了其显微结构,并分析了粉煤灰的碳热还原氮化过程.研究结果表明:合成温度对材料的相组成影响显著;提高合成温度有利于莫来石的分解和Sialon的生成,通过控制加热温度可以合成不同组成的Sialon材料;1 350~1 400℃,1 450~1 500℃和1 550℃保温6 h可以分别合成(O′+β)-Sialon/莫来石、(X+β)-Sialon/刚玉和β-Sialon材料;在1 550℃下合成β-Sialon的平均粒径约为2~3μm.粉煤灰的碳...     

Creep-strengthening of steel at high temperatures using nano-sized carbonitride dispersions

Creep is a time-dependent mechanism of plastic deformation, which takes place in a range of materials under low stress-that is, under stresses lower than the yield stress. Metals and alloys can be designed to withstand creep at high temperatures, usually by a process called dispersion strengthening, in which fine particles are evenly distributed throughout the matrix. For example, high-temperature creep-resistant ferritic steels achieve optimal creep strength (at 923 K) through the dispersion of yttrium oxide nanoparticles. However, the oxide particles are introduced by complicated mechanical alloying techniques and, as a result, the production of large-scale industrial components is economically unfeasible. Here we report the production of a 9 per cent Cr martensitic steel dispersed with nanometre-scale carbonitride particles using conventional processing techniques. At 923 K, our dispersion-strengthened material exhibits a time-to-rupture that is increased by two orders of magnitude relative to the current strongest creep-resistant steels. This improvement in creep resistance is attributed to a mechanism of boundary pinning by the thermally stable carbonitride precipitates. The material also demonstrates enough fracture toughness. Our results should lead to improved grades of creep-resistant steels and to the economical manufacture of large-scale steel components for high-temperature applications.