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SiO2微粉加入量对高纯氧化铝轻质隔热材料性能的影响

耐火材料 doi:10.3969 /j.issn.1001 -1935.2015.01.004

按0．045～0．15 mm 的α-Al2 O3细粉与2μm 的α-Al2 O3微粉的质量比为41进行配料，外加质量分数为0、1％、2％、3％、4％、6％的 SiO2微粉，再加入结合剂和泡沫剂，浇注成40 mm ×40 mm ×160 mm 的试样，在140℃24 h 烘干，并在1550℃煅烧3 h 后，研究了 SiO2微粉加入量对其性能的影响。结果表明：加入 SiO2微粉可以促进 Al2 O3的烧结，明显改善氧化铝轻质隔热材料的物理性能，且 SiO2微粉最佳加入量为2％（w）。

关键词: Al2 O3 细粉 , SiO2 微粉 , 氧化铝轻质隔热材料 , 热导率

镁碳质耐火材料的抗氧化研究进展

朱天彬 , 李亚伟 , 桑绍柏 , 金胜利 , 赵雷 , 李远兵 , 李淑静

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2013.05.018

介绍了镁碳质耐火材料的氧化机制,综合分析了近10年来镁碳质耐火材料抗氧化的研究成果,主要包括:材料表面涂釉技术、抗氧化剂直接添加技术、炭素原料涂层处理技术和复合粉体技术,并对今后镁碳质耐火材料抗氧化技术的研究发展方向提出了见解.

关键词: 镁碳质耐火材料 , 抗氧化性 , 抗氧化剂 , 涂层技术 , 复合粉体

镍负载超细微晶石墨对铝碳耐火材料显微结构和力学性能的影响

王恒 , 李亚伟 , 桑绍柏 , 杨开保 , 郁书中 , 朱天彬 , 王同生

人工晶体学报

为充分发挥碳纳米管、微晶石墨和鳞片石墨等碳源在铝碳耐火材料中的协同强韧化作用,本工作首先采用高能球磨法研磨含硝酸镍的微晶石墨和氧化铝微粉制备了镍负载超细微晶石墨复合粉体,然后与鳞片石墨一起作为碳源,单质硅粉为添加剂,酚醛树脂为结合剂制备了铝碳耐火材料.结果表明:铝碳耐火材料中引入硝酸镍负载的超细微晶石墨复合粉时,在经1000℃处理的材料中可以观察到多壁碳纳米管和碳化硅晶须的形成,1200～1400℃下材料内碳化硅晶须明显增加.含这种负载催化剂复合粉的铝碳材料经1000～1400℃热处理后,材料的强度大幅度提高,材料断裂时位移量增大.可以认为上述通过超细微晶石墨复合粉引入的硝酸镍高温下原位催化树脂形成的碳纳米管,与超细微晶石墨、鳞片石墨复合碳源以及材料内部形成的碳化硅晶须产生协同增强增韧的作用,赋予铝碳材料更加优异的力学性能.

关键词: 铝碳耐火材料 , 镍负载超细微晶石墨 , 复合碳源 , 协同增强增韧

叶蜡石加入量对轻质隔热耐火材料性能的影响

陈若愚 , 李远兵 , 向若飞 , 李淑静 , 范侠飞 , 李亚伟 , 桑绍柏

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2016.01.006

为解决以粉煤灰为原料制备轻质隔热砖体积密度过大的问题，利用叶蜡石、粉煤灰、苏州土为主要原料，锯末为造孔剂，通过控制叶蜡石加入量（质量分数分别为20％、30％和40％）和烧成温度（1250、1300、1350和1400℃）合成了体积密度＜0．89 g·cm －3的轻质隔热耐火材料，并利用 XRD、SEM、导热仪等对试样进行表征。结果表明：当叶蜡石加入量为30％（w），烧成温度为1400℃时，制备的隔热砖试样的线收缩率为6．6％，显气孔率为57％，体积密度为0．75 g·cm －3，耐压强度为2．7 MPa，在350℃时热导率为0．152～0．216 W·m －1·K －1。由此说明，通过利用叶蜡石的高温下分解生成莫来石和非晶石英相所产生的体积膨胀效应抵消坯体高温下产生的收缩，结合废弃物粉煤灰以及黏土可制备轻质隔热耐火材料。

关键词: 叶蜡石 , 粉煤灰 , 轻质隔热材料 , 热导率 , 体积密度 , 耐压强度

ZrO2-C质耐火材料中碳对氧化锆的稳定作用

廖宁 , 李亚伟 , 桑绍柏 , 金胜利 , 李华军

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2013.05.002

分别以粒度均＜0.045 mm的氧化钙部分稳定氧化锆、氧化镁部分稳定氧化锆和氧化钇部分稳定氧化锆为原料,酚醛树脂作为结合剂和碳源,按部分稳定氧化锆与酚醛树脂质量比为9∶1配料,研究了在埋焦炭条件下于1 600℃渗碳处理后3种部分稳定氧化锆的相组成变化,以及保护渣对渗碳处理后氧化锆稳定性的影响.结果表明:1)高温下树脂碳对氧化锆存在渗碳过程,并对氧化锆有稳定作用,促进了部分稳定氧化锆中单斜相向四方相的转化；但也发现渗碳过程对部分稳定氧化锆中的氧化钙和氧化镁稳定剂存在还原作用并引起其挥发.2)由于渗碳处理过程中部分氧化钙和氧化镁稳定剂被还原挥发,高温下空气气氛中部分稳定氧化锆随着氧化锆晶格中碳的氧化而迅速失稳；而在埋炭条件下部分稳定氧化锆晶格中碳的存在减缓了部分稳定氧化锆的失稳过程.

关键词: ZrO2-C质耐火材料 , 渗碳处理 , 碳稳定作用

烧成与使用气氛对磷酸盐结合铬铝锆砖结构与性能的影响

别传玉 , 桑绍柏 , 李亚伟 , 徐义彪 , 乔建房 , 方明伟

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2015.03.003

首先研究了在空气中和埋炭条件下烧成时磷酸盐结合铬铝锆试样结构与性能的变化，然后探讨了在模拟使用气氛中二次处理后试样性能的变化，比较了空气中和模拟使用气氛下试样的抗侵蚀性能并分析了现场使用后铬铝锆砖的显微结构。结果表明：烧成气氛对磷酸盐结合铬铝锆砖结构与性能影响显著。空气中烧成时，磷酸盐能与氧化铬和氧化铝形成复合固溶体，提升材料的强度。埋炭条件烧成时，磷酸盐和部分氧化铬发生还原反应并生成一定量气相物质，材料基质中气孔数量和孔径明显增加，影响了氧化铬骨料与基质的结合，降低了材料的结合强度。使用过程中，铬铝锆砖边缘的磷酸盐和部分氧化铬在还原气氛下也会发生还原反应，使边缘的气孔数量及孔径明显增加，其抗侵蚀性能明显低于在空气中的抗侵蚀性能。

关键词: 铬铝锆砖(高铬砖) , 磷酸盐结合 , 孔结构 , 抗侵蚀性

铝粉、硅粉加入比例对Al2O3-ZrO2-C材料力学性能的影响

易献勋 , 李亚伟 , 桑绍柏 , 童贝 , 金胜利 , 樊海兵

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2011.03.006

在Al2O3-ZrO2-C材料中加入总质量分数为5%的铝粉和硅粉,改变试样中铝粉和硅粉的质量比(分别为0∶1、1∶4、2∶3和4∶1),经配料、混练、成型、烘干后,在埋炭(煤焦炭)气氛中分别于800、1 000、1 300和1 400℃保温3 h煅烧,然后对烧后试样进行三点弯曲试验,并测定烧后试样的平均孔径,分析烧后试样的显微结构.结果表明:铝粉、硅粉的加入比例显著影响Al2O3-ZrO2-C材料的力学性能:经800和1000℃煅烧后,试样的抗折强度、弹性模量和韧性均随铝粉加入量的增加而增大,而经1 300和1 400℃煅烧后,试样的抗折强度、弹性模量和韧性均随铝粉加入量的增加而减小;试样的平均孔径呈现出与力学性能相反的变化规律.上述这些变化规律是铝液的促烧结作用与高温下生成SiC、AlN晶须的强韧化作用和填隙作用以及生成AIN过多导致的结构疏松作用共同作用的结果.

关键词: Al2O3-ZrO2-C , 力学性能 , 显微结构 , 孔径分布

高温下氧化物与氟化物电解质反应研究

徐义彪 , 李亚伟 , 桑绍柏 , 秦庆伟 , 杨建红

材料导报

利用Factsage热力学软件预测分析了高温下典型氧化物分别与氟化物AlF3、Na3AlF6及K3AlF6之间的化学反应,并采用氧化物粉末与电解质混合和氧化物烧结体浸泡两种实验方法验证了900℃时氧化物与电解质的反应.采用X射线衍射仪及扫描电子显微镜等分析了试样的物相组成和显微结构.结果表明:主族元素氧化物普遍比过渡元素氧化物易于和含AlF3、Na3AlF6及K3AlF6的电解质反应；并且CaO· 6Al2O3、MgAl2O4、Mg2TiO4、Al2TiO5、NiFe2O4与AlF3、Na3AlF6及K3AlF6电解质反应程度依次减弱；基于浸泡实验发现,降低烧结试样的显气孔率能有效提高其抗电解质侵蚀性能.

关键词: 化学反应 , 热力学预测 , 氧化物 , 电解质 , 抗侵蚀

SiO2微粉对Al2O3-ZrO2-C材料力学性能的影响

易献勋 , 李亚伟 , 桑绍柏 , 童贝 , 彭红 , 李健

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2011.04.003

在复合引入不同比例Al粉、Si粉(Al粉、Si粉的组合分别为2％ (w)Al +3％ (w) Si,3％(w)Al+2％ (w) Si,4％(w)Al+1％(w)Si)的Al2 O3-ZrO2-C材料中进一步外加质量分数分别为0、1％、2％的SiO2微粉,经配料、混练、成型、烘干后,在埋炭(煤焦炭)气氛中分别于800、1 000、1 200、1 300和1 400℃保温3h煅烧,然后对烧后试样进行三点弯曲试验,并测定烧后试样的平均孔径,分析烧后试样的显微结构.结果表明:1)对于含不同比例A1粉和Si粉的Al2 O3-ZrO2-C材料,SiO2微粉的引入使其经1 200℃或更高温度煅烧后的抗折强度、弹性模量和韧性提高,平均孔径减小；2)显微结构分析发现,含有SiO2微粉的试样中,AlN和(或)SiC晶须发育良好并且分布均匀,孔径细小,从而优化了材料力学性能.

关键词: Al2O3-ZrO2-C , SiO2微粉 , 三点弯曲试验 , 显微结构 , 孔径分布

基于有限元的细观力学在耐火材料中的研究现状

金胜利 , 罗明 , 李亚伟 , 桑绍柏 , 李远兵

材料导报

耐火材料是一种典型的多相非均质材料,在成型或烧成等工艺过程中不可避免地形成裂纹、气孔等缺陷,理论上提高表面断裂能或降低抗张强度是提高材料抗热震稳定性的有效途径.现有研究表明,耐火材料的抗热震稳定性很大程度上和骨料与基质之间的界面结构相互关联,在细观尺度上对材料界面结构进行设计和裁剪,已成为当前耐火材料研究的一个新趋势.细观力学结合有限元的材料设计方法能直现有效地揭示材料内部细观结构与宏观力学性能之间的关系,在复合材料尤其是混凝土领域的研究已相当深入,可为细观力学在耐火材料中的应用提供思路,促进耐火材料结构与性能一体化的研究发展.

关键词: 耐火材料 , 细观力学 , 界面结构 , 数值模拟

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