含β-Sialon、Si<,3>N<,4>的Al<,2>O<,3>基长水口材料的性能研究

• 作 者: 岳昌盛
• 机 构: 郑州大学
• 出 处: 郑州大学
• 发表日期: 2006年期
• 关键词: β-Sialon Si3N4 Al2O3-C质长水口 高温性能 原位生成

本工作以实际使用的铝碳质长水口为基础，加入非氧化物β-Sialon、Si₃N₄等量取代石墨，以达到降低碳含量的目的，研究了非氧化物β-Sialon、Si₃N₄加入物对长水口材料性能的影响。论文包括八部分内容，其中第四到第七部分为含非氧化物β-Sialon、Si₃N₄铝碳质长水口的实验研究，研究了它们的加入量对长水口材料的常温物理性能、高温强度、抗热震性及抗氧化性的影响，结果表明： 与原Al₂O₃-C质长水口材料相比，加入β-Sialon经930℃（工厂产品的实际热处理温度）埋碳热处理后，试样的显气孔率上升，体积密度下降，常温抗折强度下降。 加入β-Sialon，试样在800℃到1400℃（间隔200℃）下的热态抗折强度下降，原因是加入β-Sialon导致试样显气孔率增大。试样400℃到1400℃时的MOR-T曲线表明：随温度升高试样的抗折强度先上升后降低，MOR最大值的温度为800℃～1000℃。加入β-Sialon的试样具有较好的抗热震性，1100℃下三次和五次水冷抗热震试验表明β-Sialon加入量为14％的试样残余强度值及残余强度保持率最大。试样1300℃下保温1h的抗氧化试验表明β-Sialon加入量为7％时材料的抗氧化性较好。 与原Al₂O₃-C质水口材料相比，加入Si₃N₄和金属Al经1450℃埋碳热处理后，试样的显气孔率上升，体积密度变化不大，常温抗折强度增加。 加入Si₃N₄和金属Al，800℃到1400℃（间隔200℃）下试样的热态抗折强度提高，Si₃N₄的加入量为3％时在1400℃下的高温抗折强度最好。能谱和XRD分析表明含Si₃N₄试样在1450℃埋碳烧成过程中原位反应生成了部分Sialon以及少量的莫来石，提高了试样内部的固—固结合。加入Si₃N₄的试样具有较好的抗热震性，1100℃下三次和五次水冷抗热震试验表明Si₃N₄加入量为6％时试样的残余强度值及残余强度保持率最大。试样1300℃下保温1h的抗氧化试验表明Si₃N₄的加入量为3％和6％时试样的抗氧性较好。 综合上述结果，建议在原工厂生产的配比中以6％的Si₃N₄和适量的金属Al取代等量的石墨，并适当提高热处理温度（≥1500℃），以便生成更多的Sialon，可望在原Al₂O₃-C质长水口中减少9％的石墨，得到较低碳含量的长水口材料。