【摘 要】
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Al4SiC4材料具有高熔点、高强度、低密度、低热膨胀系数以及优良的抗氧化和抗水化性能,是一种非常有前景的高温结构材料和高性能耐火材料。本论文采用天然焦宝石熟料、活性炭
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Al4SiC4材料具有高熔点、高强度、低密度、低热膨胀系数以及优良的抗氧化和抗水化性能,是一种非常有前景的高温结构材料和高性能耐火材料。本论文采用天然焦宝石熟料、活性炭粉和金属铝粉为初始原料,通过固相反应和烧结,合成并制备Al4SiC4-C复合耐火材料。研究了合成温度和原料配比对材料物相组成和显微结构的影响。测试并分析了合成材料的烧结性能、力学性能、抗水化性能、抗氧化性能和抗钢水侵蚀的能力。在本论文的研究中,采用天然焦宝石熟料、活性炭粉和金属铝粉为初始原料,在18001950℃之间,通过高温固相反应和烧结,能制备出Al4SiC4-C系复合材料。在材料的合成阶段,随着合成温度的提高,对金属铝粉的需求量趋向于标准加入量,合成粉体的物相组成也逐渐趋向于单一化。合成的Al4SiC4为片状六边形晶粒,宽度和厚度随合成温度的升高而增大。最小宽度约10μm,厚度约2μm;最大宽度约40μm,厚度约10μm。合成的Al4SiC4材料,其水化增重率随原料中铝粉加入量的增加而上升,随合成温度的升高而下降。水化后的增重率在0.281.27%之间,表现出了较好的抗水化性能。在试样的制备阶段,随着烧结温度的提高,烧后试样的含碳量逐渐增加。烧结后试样的显气孔率随烧结温度的上升而降低,体积密度和常温耐压强度随烧结温度的上升而增大。显气孔率在15%左右,体积密度在2.60g/cm3左右,常温耐压强度在42MPa左右。在空气中的开始氧化温度为700℃左右。随着氧化反应的进行,试样表面逐渐生成莫来石和刚玉保护层,能阻止材料的进一步氧化。钢水在1600℃与Al4SiC4材料反应3h所形成的侵蚀层厚度在500μm左右,其结构致密,气孔较少,可以阻止钢水的进一步侵入。
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