原位生成非氧化物增强低碳滑板的研究

发布时间：2021-04-21 11:49

　　为减少滑板在连铸过程中对洁净钢的增碳污染,采用粒径小、力学性能优异的石墨烯纳米片作为纳米碳源来提高碳在滑板中分散性,既降低了铝锆碳滑板的碳含量,又提高滑板的强度且不降低滑板的抗热震性和抗侵蚀性。为获得廉价的石墨烯纳米片,探索了球磨膨胀石墨制备廉价石墨烯纳米片的工艺,并将石墨烯纳米片作为碳源引入到铝锆碳滑板中,系统研究了石墨烯纳米片对低碳烧成滑板性能、物相组成和微观结构的影响,讨论了原位生成碳化硅晶须增强低碳滑板的机理,研究了亚微米级单质硅粉作为抗氧化剂对低碳铝锆碳滑板性能的影响。通过正交实验优化微波法制备膨胀石墨工艺,获得了1 g体积达201 mL的优质膨胀石墨,将其与球形刚玉粉共磨制备出石墨烯纳米片,采用XRD、SEM、EDS、TEM和AFM等测试手段对石墨烯纳米片进行了微观形貌分析。XRD表明通过球磨制备出石墨烯纳米片的石墨（002）晶面特征峰强度与市售石墨烯纳米片的特征峰强度接近,球磨工艺制备有利于石墨片层的剥离;SEM结合EDS表明石墨烯纳米片在复合粉中分散良好,包裹在球形刚玉表面或夹杂其间,其边缘翘起片层的厚度可达3 nm;TEM表明球磨制备的石墨烯纳米片呈现出带有一定翘曲褶... 

【文章来源】：中国建筑材料科学研究总院北京市

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 文献综述
    1.1 引言
    1.2 滑板耐火材料的概述
        1.2.1 滑板的发展历程与类型
        1.2.2 滑板蚀损形式及机理的研究
    1.3 滑板耐火材料面临的问题和发展的趋势
    1.4 纳米碳源在滑板耐火材料中的应用
        1.4.1 碳黑
        1.4.2 碳纳米管
        1.4.3 石墨烯纳米片
    1.5 非氧化物相增强低碳耐火材料的研究
        1.5.1 直接引入非氧化物相
        1.5.2 原位生成非氧化物相
    1.6 课题的提出及主要研究内容
第2章 石墨烯纳米片刚玉复合粉制备的研究
    2.1 实验原料及表征方法
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 实验表征方法
    2.2 实验过程
        2.2.1 膨胀石墨的制备
        2.2.2 石墨烯纳米片刚玉复合粉的制备
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 膨胀石墨制备的正交实验结果分析
        2.3.2 石墨烯纳米片刚玉复合粉的微观形貌分析
    2.4 小结
第3章 石墨烯纳米片制备低碳滑板结构与性能的研究
    3.1 实验
        3.1.1 实验原料
        3.1.2 实验方法与过程
        3.1.3 实验性能测试与表征
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 体积密度与显气孔率
        3.2.2 线变化率
        3.2.3 力学性能
        3.2.4 抗热震性能
        3.2.5 抗氧化性能
        3.2.6 物相组成
        3.2.7 微观结构
    3.3 小结
第4章 以亚微米级单质硅粉为抗氧化剂对低碳滑板结构与性能的影响
    4.1 实验
        4.1.1 实验原料
        4.1.2 实验方法与过程
        4.1.3 实验性能测试与表征
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 体积密度与显气孔率
        4.2.2 线变化率
        4.2.3 力学性能
        4.2.4 抗氧化性能
        4.2.5 物相组成
        4.2.6 微观结构
    4.3 小结
第5章 结论与创新点
参考文献
攻读硕士学位期间的科研成果及所获奖励
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]连铸用Al2O3-C滑板研究现状与展望[J]. 李姝欣,段锋,任学华,马爱琼,李彬.  硅酸盐通报. 2019(09)
[2]催化剂、温度和保护气体对微硅粉合成碳化硅晶须的影响[J]. 李青翠,陆俊宇,张鹏.  人工晶体学报. 2019(07)
[3]少层石墨双炔薄膜的液相范德华外延生长法[J]. 李玉良.  物理化学学报. 2019(07)
[4]改良氧化还原法制备石墨烯及其电学性能研究[J]. 钟芬,潘雪江,刘恒全.  化工新型材料. 2019(04)
[5]碳化硅晶须增韧复合材料的研究现状[J]. 王阳阳,贾晨,贾先,杨建锋.  兵器材料科学与工程. 2019(04)
[6]石墨烯增强增韧非氧化物陶瓷的研究进展[J]. 曾渊,刘江昊,梁峰,谭操,张海军.  耐火材料. 2019(01)
[7]石墨烯纳米片增韧Al2O3基纳米复合陶瓷刀具材料[J]. 孟祥龙,衣明东,肖光春,陈照强,许崇海.  材料工程. 2019(01)
[8]C、Si含量和冷轧压下率对低碳钢Q195冷轧板力学性能的影响[J]. 赵海泉,王新宇,赖奇,周兰花.  特殊钢. 2018(06)
[9]超低碳IF钢碳含量生产控制[J]. 杨丽,宋进英.  铸造技术. 2018(08)
[10]添加碳化硼对低碳铝碳耐火材料显微结构和性能的影响[J]. 刘耕夫,李亚伟,廖宁,桑绍柏.  硅酸盐学报. 2017(09)

博士论文
[1]冶金过程钢液—渣—耐火材料间界面现象研究[D]. 沈平.北京科技大学 2017
[2]含膨胀石墨的铝碳耐火材料组成、结构与力学性能研究[D]. 王庆虎.武汉科技大学 2015
[3]铝锆碳质滑板材料组成、结构与性能研究[D]. 易献勋.武汉科技大学 2011
[4]利用纳米ZrO2添加剂合成MgO-CaO-CaZrO3耐火材料的研究[D]. 陆彩云.东北大学 2008
[5]矾士基β-Sialon复合低碳铝碳滑板材料的研究[D]. 岳卫东.郑州大学 2007

硕士论文
[1]不烧滑板若干工艺影响因素的研究[D]. 谭利.武汉科技大学 2010
[2]基质微细化及添加剂对铝锆碳滑板显微结构及性能的影响[D]. 邵荣丹.武汉科技大学 2006



本文编号：3151701