Ni催化作用下低碳MgO-C耐火材料的显微结构特征及其性能研究

发布时间：2017-09-27 14:15

  本文关键词：Ni催化作用下低碳MgO-C耐火材料的显微结构特征及其性能研究

  更多相关文章： 低碳MgO-C耐火材料 MgAl_2O_4 晶须 催化剂 显微结构

【摘要】：本文以低碳MgO-C耐火材料为研究对象,借助于X射线衍射分析、扫描电子显微分析、透射电子显微分析和能谱分析等技术对试样的物相组成和显微结构演化进行了分析;对试样的常温抗折强度、常温耐压强度、应力应变曲线、弯曲模量、高温抗折强度、抗热震性等进行了检测;研究了抗氧化剂(Mg-Al合金粉、金属Si粉)和催化剂Ni(NO_3)_2·6H_2O添加量对低碳MgO-C耐火材料显微结构和性能的影响;建立了催化剂作用下原位MgO晶须的生长模型。以Mg-Al合金粉和金属Si粉为抗氧化剂,以Ni(NO_3)_2?6H_2O为催化剂,研究了催化剂添加量对低碳MgO-C耐火材料基质物相组成、显微结构特征和试样抗热震性及力学性能的影响。结果表明:经1200oC热处理后,试样中Mg-Al合金被氧化,进一步反应生成MgAl_2O_4,试样中有顶端为Ni微球的MgAl_2O_4晶须生成,其直径为400-500 nm,长径比在30-40之间;经1400oC热处理后,金属Si消失,试样中有AlN相和SiC晶须生成,MgAl_2O_4生成量增加,但其晶须直径及长径比无明显变化;当催化剂加入量分别为0.4%、0.6%时,试样的抗热震性能和断裂韧性都得到提高。以Mg-Al合金粉为抗氧化剂,以Ni(NO_3)_2?6H_2O为催化剂,研究了不同催化剂添加量对低碳MgO-C耐火材料基质显微结构特征和力学性能的影响。结果表明:含Ni(NO_3)_2·6H_2O试样在经1200oC埋炭热处理后可原位生成碳纳米管(CNT)和MgO晶须;经1400oC埋炭热处理后,试样中MgO晶须长度和直径变化不明显。加入催化剂试样的常温抗折强度、常温耐压强度、断裂位移量和残余耐压强度分别提升66%、47%、13%和26%,其中催化剂添加量为0.6wt.%的试样综合性能较优。由Ni(NO_3)_2·6H_2O前驱体中还原出的纳米Ni可在高温环境下形成液相,能较好溶解Mg(g)和CO(g),且通过溶解-扩散-析出机制生长出MgO晶须,MgO晶须的生长过程符合V-L-S生长机理。以Mg-Al合金粉为抗氧化剂,以Ni(NO_3)_2?6H_2O为催化剂,研究了不同催化剂添加量对低碳MgO-C砖显微结构和力学性能的影响。结果表明:添加了催化剂的试样在经1200oC埋炭热处理后原位生成碳纳米管(CNT)和MgAl_2O_4晶须;经1400oC热处理后,试样中碳纳米管直径增大,长度变短,MgAl_2O_4晶须生成量增多;其中Ni(NO_3)_2·6H_2O添加量为0.6wt.%的试样综合性能较优。
【关键词】：低碳MgO-C耐火材料 MgAl_2O_4 晶须 催化剂 显微结构
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ175.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 文献综述10-22
• 1.1 低碳MgO-C耐火材料研究现状与进展10
• 1.2 低碳MgO-C耐火材料中的碳源10-13
• 1.2.1 鳞片石墨11
• 1.2.2 纳米碳黑11-12
• 1.2.3 石墨烯/氧化石墨烯12
• 1.2.4 碳纳米管12-13
• 1.3 低碳MgO-C耐火材料用结合剂13-15
• 1.3.1 酚醛树脂13-14
• 1.3.2 煤沥青14
• 1.3.3 Carbores14-15
• 1.4 低碳MgO-C耐火材料中原位陶瓷相生成与控制15-18
• 1.5 低碳MgO-C耐火材料中次生碳形成及其结构调控18-20
• 1.6 课题的目的、意义及研究内容20-22
• 1.6.1 研究的目的及意义20-21
• 1.6.2 主要研究内容21-22
• 第二章 低碳MgO-C耐火材料中MgAl_2O_4、SiC晶须的原位生成及其对材料力学性能的影响22-32
• 2.1 试验22-23
• 2.1.1 试验原料22
• 2.1.2 试验方案设计22-23
• 2.1.3 表征方法23
• 2.2 结果与讨论23-31
• 2.2.1 试样的物相组成23-24
• 2.2.2 试样的显微结构特征24-27
• 2.2.3 试样的常温力学性能27-30
• 2.2.4 试样的抗热震性能30-31
• 2.3 小结31-32
• 第三章 Ni催化作用下MgO晶须的原位生成机理及其对MgO-C耐火材料性能的影响32-44
• 3.1 试验32-33
• 3.1.1 试验原料32
• 3.1.2 试验方案设计32-33
• 3.1.3 表征方法33
• 3.2 结果与讨论33-43
• 3.2.1 试样的常温力学性能33-35
• 3.2.2 试样的抗热震性能35-37
• 3.2.3 试样的物相组成37
• 3.2.4 试样的显微结构特征37-41
• 3.2.5 Mg-Al-O-C-N系统热力学分析41-42
• 3.2.6 MgO晶须生长机理及生长模型42-43
• 3.3 小结43-44
• 第四章 Ni(NO_3)_2·6H_2O催化剂对MgO-C砖显微结构和性能的影响44-54
• 4.1 试验44-45
• 4.1.1 试验原料44
• 4.1.2 试验方案设计44-45
• 4.1.3 表征方法45
• 4.2 结果与讨论45-53
• 4.2.1 试样的物相组成45
• 4.2.2 试样的显微结构特征45-49
• 4.2.3 试样的显气孔率和体积密度49-50
• 4.2.4 试样的力学性能50-53
• 4.2.5 试样的抗热震性能53
• 4.3 小结53-54
• 第五章 结论54-55
• 参考文献55-60
• 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文60-61
• 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目61-62
• 致谢62

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 孙俊民,韩德馨,姚强,徐旭常;燃煤飞灰的显微颗粒类型与显微结构特征[J];电子显微学报;2001年02期

2 窦士学,P. D. Pacey,C. R. Masson;CaO稳定ZrO_2陶瓷的显微结构特征及其对渗氧性的影响[J];硅酸盐学报;1990年01期

3 ;[J];;年期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 罗巍;Ni催化作用下低碳MgO-C耐火材料的显微结构特征及其性能研究[D];武汉科技大学;2016年

，

本文编号：930118