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机械活化-化学激励法燃烧合成α-Si3N4

陈松林 , 曾鲁举 , 曾大凡 , 袁林 , 刘锡俊 , 李江涛 , 赵海雷 , 孙加林

为了制备高α-Si3 N4含量的原料,在机械活化-化学激励法燃烧合成氮化硅工艺中,研究了机械活化时间、氮气压力、稀释剂和化学激励剂等因素对燃烧合成产物的影响.结果表明:通过机械活化把硅粉研磨至亚微米级,能提高硅粉的表面能,有助于在加入大剂量铵盐时燃烧合成α-Si3 N4,但机械活化时间太长会导致铵盐分解流失,研磨时间不宜超过5h;当铵盐加入量大于18％后,燃烧波将不稳定;稀释剂的加入量应控制在40～60％.通过产物微观形貌分析知,在控温活化燃烧合成α-Si3 N4时存在VC和VLS两种反应机理.

关键词: Si3N4 , 燃烧合成 , 机械活化 , 化学激励 , 相组成

添加剂CaO和Y2O3对MgO-ZrO2材料性能的影响

陈松林 , 袁林 , 冯中起 , 曾大凡 , 刘锡俊 , 曾鲁举 , 孙加林 , 王健东

材料热处理学报

镁锆砖具有优异的高温性能和抗渣性能,但生产中会出现表面龟裂等外观缺陷,为解决MgO-ZrO2耐火材料在烧结时相变导致的龟裂,研究了CaO添加剂和烧结助剂Y2O3对MgO-ZrO2材料性能的影响.结果表明,在镁锆砖中添加的CaO首先和ZrO2发生反应,而不和MgO发生反应或固溶,添加的CaO没有起到强化镁锫砖的作用,反而由于存在高温时的扩散过程和化学反应之间的定态耦合,致使CaO和Y2O3会发生逆向扩散,在晶界处富集偏析,出现非化学热力学平衡态的稳定结构,使得镁锆砖的高温韧性变差,耐热震性能变差.

关键词: MgO-ZrO2耐火材料 , 添加剂 , 材料性能 , 非平衡态热力学

MgO - ZrO2砖的高温抗折性能和抗热震性能的研究

陈松林 , 袁林 , 冯中起 , 陈雪峰 , 曾鲁举 , 刘锡俊 , 戴长友 , 孙加林

材料与冶金学报 doi:10.3969/j.issn.1671-6620.2011.03.016

为了研究高温抗折和抗热震性能优良的RH炉用镁锆耐火材料,通过正交试验研究了配料方法和颗粒级配、原材料种类、烧结温度、氧化锆含量等因素对镁锆砖性能的影响.结果表明:镶嵌在基质中的氧化锆稳定了方镁石,增强了材料的强度；氧化锆相变导致微裂纹能吸收断裂能,使镁锆材料的抗热震性能得到改善,特别是添加单斜氧化锆的镁锆砖相变增韧作用更显著；而添加锆英石时由于生成了低熔点硅酸盐使材料致密,对镁锆砖的高温抗折强度和抗热震性能均不利,制备RH炉用镁锆不宜采用锆英石原料.

关键词: RH炉 , 镁锆砖 , 高温抗折强度 , 抗热震性能

燃烧合成Si3N4和SiC复相材料的相稳定性热力学分析

陈松林 , 袁林 , 冯中起 , 刘锡俊 , 曾鲁举 , 杨筠 , 李江涛

材料科学与工程学报

为了提高Si3N4产率和降低成本,采用硅粉、氮气作为原料,碳、二氧化硅作为稀释剂,卤化铵作为化学激励剂,通过机械活化和化学激励法燃烧合成制备Si3N4和SiC复相原料。热力学分析表明：特定的工艺条件下氧化硅和碳替代氮化硅作为稀释剂,当氧化硅和碳含量约30wt%时,能得到氮化硅和碳化硅复合陶瓷粉体。以碳的活度为1计（ac=1）,燃烧合成时两者稳定共存的温度为1647K;同时,增大氮气压力和降低氧分压是硅粉完全氮化的条件,而不宜提高合成温度。当满足特定工艺条件时（原料加入量为9%Si3N4及15%淀粉和SiO2的混合物、氮气压力大于3MPa、5小时磨研）,燃烧合成产物的主晶相为Si3N4、SiC和Si2N2O,而无游离硅,此产物是烧结Si3N4和SiC复合陶瓷或制备Si3N4结合SiC耐高温材料的理想原料。

关键词: Si3N4 , SiC , 燃烧合成 , 相稳定性 , 热力学

水泥窑分解系统用含SiC的铝硅质浇注料研究

李艳 , 袁林 , 张金龙 , 曾鲁举 , 陈雪峰

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2009.04.012

以矾土熟料、碳化硅、纯铝酸钙水泥、SiO2微粉和矾土粉为主要原料,铝酸钙水泥为结合剂,制备了水泥窑分解系统用含SiC的铝硅质浇注料,通过调整SiC的加入量(其质量分数分别为15%、30%、50%)及加入形式(分别以15%的颗粒和15%的细粉形式加入),研究SiC对铝硅质耐火浇注料性能的影响.结果表明:铝酸钙水泥结合铝硅质浇注料,随SiC加入量的增加,其流动性、体积密度以及强度总体呈下降趋势,但引入SiC可以提高材料的耐碱性和抗结皮性,且SiC以细粉形式加入时,更有助于提高材料的耐碱性能.

关键词: 水泥窑 , 分解系统 , 碳化硅 , 浇注料 , 耐碱性 , 抗结皮性

纯低温余热发电用耐磨可塑捣打料的研制

李艳 , 张金龙 , 曾鲁举 , 陈雪峰

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2009.05.014

以电熔刚玉骨料、电熔刚玉细粉、SiC细粉、广西泥、SiO2微粉等为主要原料,磷酸二氢铝为结合剂,以高铝水泥或镁砂为促硬剂,并添加有机增塑剂、膨胀剂等,研制了一种纯低温余热发电系统管道内衬用耐磨可塑捣打料.通过优化磷酸二氢铝结合剂中H3PO4和Al(OH)3的摩尔比、促硬剂种类及其加入量、原料混练工艺,所研制的捣打料具有强度高、韧性好、耐磨损、抗侵蚀、施工方便等特点,并在大型干法水泥回转窑纯低温余热发电工程中取得了良好的使用效果.

关键词: 纯低温余热发电 , 可塑捣打料 , 水泥回转窑

纳米炭黑和鳞片石墨对低碳铝碳材料性能的影响

廖宁 , 李亚伟 , 桑绍柏 , 陈松林 , 曾鲁举

耐火材料 doi:10.3969 /j.issn.1001 -1935.2015.01.002

采用板状刚玉（3．0～1．0、1．0～0．5、0．6～0．2、≤0．3、≤0．045和≤0．02 mm ）、活性氧化铝微粉（≤2μm）、单质硅（≤0．045 mm）为主要原料，引入纳米炭黑（N220型）或天然鳞片石墨（≤0．074 mm）为碳源，在埋焦炭条件下经800、1000、1200和1400℃处理制备了低碳 Al2 O3－C 耐火材料。对比研究了炭黑和鳞片石墨不同加入量对试样的力学性能和抗热震性的影响。采用三点弯曲法研究两种碳源对材料力学性能的影响，采取水淬冷法研究材料的抗热震性，利用 X 射线衍射仪检测材料的物相组成变化，通过场发射扫描电子显微镜观察材料的显微结构。结果表明：1）当铝碳材料处理温度低于 1000℃时，碳源种类对其强度影响不明显；当处理温度高于 1200℃时，由于更多碳化硅晶须的生成，添加石墨试样的强度远高于添加纳米炭黑的铝碳材料。2）纳米炭黑粒径小，易填充于氧化铝颗粒间隙并形成纳米碳网络，有利于吸收和平衡热膨胀和收缩过程中产生的热应力，降低材料的热膨胀系数，其热震后强度保持率高于含石墨的铝碳材料。3）通过纳米炭黑与微米鳞片石墨的有效复合可以制备出强度高，抗热震性好的低碳铝碳耐火材料。

关键词: 纳米炭黑 , 鳞片石墨 , 力学性能 , 抗热震性

气举作业中连续油管腐蚀断裂原因

郑华安 , 闫化云 , 佟琳 , 谢思宇 , 李飞

腐蚀与防护

某海上气井连续氮气气举作业61．5h后，发生连续油管断裂，观察发现连续油管外壁腐蚀严重。通过宏观和微观分析、理化性能检验、X射线衍射和模拟试验，对腐蚀油管进行了失效分析。结果表明，气举作业所用氮气携带的O2和井内CO2共同作用造成了连续油管腐蚀破坏，氧腐蚀是造成短时间内连续油管严重腐蚀的主要因素。针对此结论和现场工况，采取除氧防腐蚀措施，解决了现场作业中连续油管的腐蚀问题。

关键词: 氮气气举 , 连续油管 , 氧腐蚀 , 二氧化碳腐蚀