尖晶石的生成调控及对含碳材料高温结构稳定性的影响

发布时间：2021-10-30 23:08

　　镁铝尖晶石（以下简称尖晶石）的原位生成对于含碳耐火材料服役性能有重要影响,可以改善含碳材料基质间的结合,但其所伴随的体积膨胀也会影响材料的结构稳定性。目前对于含碳材料中影响尖晶石原位生成的因素的研究较少,以及预合成尖晶石引入产生的二次尖晶石化现象对含碳耐火材料结构与性能的影响尚不明晰。因此,本课题以铝碳和镁碳耐火材料为研究对象,研究了尖晶石原位生成的影响因素,以及二次尖晶石化反应对含碳材料结构与性能的影响,同时通过碳包覆的方式调控了尖晶石的生成。主要结果如下:（1）将镁砂添加到铝碳材料中,经1150°C热处理后有富铝尖晶石生成,之后随着热处理温度的升高,氧化铝在尖晶石中的固溶度不断提高,且尖晶石的晶格常数不断减小。经1650°C热处理后,尖晶石中氧化铝含量约为94 wt%。铝碳材料中尖晶石的原位生成会显著增强基质间的陶瓷结合,使材料的强度有所提升,但也会导致铝碳材料产生一定的体积膨胀。（2）保温时间会影响尖晶石在铝碳材料中的生成。随着保温时间的增加,尖晶石的富铝程度更高,晶粒发育的更加充分。保温7 h后,尖晶石中氧化铝含量约为89 wt%,此时尖晶石晶粒粒径为2-4μm,形貌为正八面体... 

【文章来源】：中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司河南省

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
第1章 文献综述
    1.1 含碳耐火材料简介
    1.2 镁铝尖晶石
        1.2.1 镁铝尖晶石的组成及结构
        1.2.2 镁铝尖晶石的制备方法
        1.2.3 镁铝尖晶石在耐火材料中的应用
        1.2.4 二次尖晶石化反应
        1.2.5 含碳耐火材料中镁铝尖晶石生成方式
    1.3 尖晶石的引入对含碳材料结构与性能的影响
    1.4 课题的提出以及主要的研究内容
        1.4.1 课题的提出
        1.4.2 主要研究内容
第2章 试验
    2.1 试验原料及设备
        2.1.1 试验原料
        2.1.2 试验设备
    2.2 试验方案
        2.2.1 尖晶石的生成对铝碳材料结构与性能的影响
        2.2.2 二次尖晶石化对含碳材料结构与性能的影响
        2.2.3 镁碳材料中尖晶石的生成调控
    2.3 性能测试
        2.3.1 性能参数
        2.3.2 物相分析及显微结构
第3章 尖晶石的生成对铝碳耐火材料结构与性能的影响
    3.1 热处理温度对铝碳耐火材料中尖晶石化反应的影响
        3.1.1 物相组成
        3.1.2 显微结构
        3.1.3 热处理温度对铝碳材料物理性能的影响
        3.1.4 小结
    3.2 保温时间对铝碳材料中尖晶石化反应的影响
        3.2.1 物相分析
        3.2.2 显微结构
        3.2.3 保温时间对铝碳耐火材料物理性能的影响
        3.2.4 小结
    3.3 原料粒度对铝碳材料中尖晶石化反应的影响
        3.3.1 物相组成
        3.3.2 显微结构
        3.3.3 原材料粒度对铝碳材料物理性能的影响
        3.3.4 小结
    3.4 总结
第4章 二次尖晶石化对含碳材料结构与性能的影响
    4.1 二次尖晶石化对铝碳材料结构与性能的影响
        4.1.1 物相组成
        4.1.2 显微结构
        4.1.3 二次尖晶石化反应对铝碳材料物理性能的影响
    4.2 二次尖晶石化反应对镁碳耐火材料结构与性能的影响
        4.2.1 物相组成
        4.2.2 二次尖晶石化反应对镁碳材料物理性能的影响
    4.3 结论
第5章 镁碳材料中尖晶石的生成调控
    5.1 前驱体的制备与表征
        5.1.1 物理包覆法的TEM照片
        5.1.2 化学气相沉积包覆法的TEM照片
    5.2 物相分析
    5.3 显微结构
    5.4 不同包覆方式对镁碳材料结构与性能的影响
    5.5 结论
第6章 结论
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]聚碳硅烷对低碳铝碳材料结构与性能的影响[J]. 尚心莲,田响宇,刘国齐,李红霞,杨文刚,于建宾.  耐火材料. 2019(01)
[2]碳热还原制备镁铝尖晶石晶须及其形成机理[J]. 张彦祥,李红霞,杨文刚,刘国齐,张利萍,田响宇,尚心莲.  材料导报. 2018(08)
[3]添加TiB2对铝镁质浇注料性能的影响[J]. 唐海,员文杰,朱青友,邓承继,祝洪喜.  陶瓷学报. 2017(04)
[4]氧化镁-氧化铝粉末成型体生成镁铝尖晶石的膨胀机制[J]. 陈伟鹏,洪澜,王东,张文帝,张丹丹,叶霖海,王慧华.  耐火材料. 2017(04)
[5]添加剂对尖晶石碳质材料性能的影响[J]. 郑卫,杨金松,李红霞,刘国齐.  耐火材料. 2016(05)
[6]埋炭热处理温度对低碳MgO-C材料相组成、显微结构与力学性能的影响[J]. 伊竟广,朱伯铨,李享成.  耐火材料. 2014(03)
[7]温度和气氛对合成镁铝尖晶石纤维的影响[J]. 段红娟,祝洪喜,邓承继,员文杰.  人工晶体学报. 2013(11)
[8]富铝尖晶石中刚玉的析晶与固溶[J]. 张伟,石干.  耐火材料. 2012(06)
[9]材料组成对镁铝尖晶石化行为的影响[J]. 裴春秋,石干.  武汉科技大学学报. 2012(03)
[10]Al+Mg-Al、Al+Si复合添加剂对低碳镁碳砖抗氧化性的影响[J]. 张晋,朱伯铨.  耐火材料. 2010(02)

博士论文
[1]镁铝尖晶石透明陶瓷的制备与性能研究[D]. 韩丹.中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所) 2018
[2]纳米碳源制备低碳铝碳耐火材料微结构和力学性能研究[D]. 廖宁.武汉科技大学 2016
[3]镁碳耐火材料组成、结构与力学性能研究[D]. 朱天彬.武汉科技大学 2015

硕士论文
[1]添加MgB2对镁碳耐火材料抗氧化性能的影响[D]. 连进.西安建筑科技大学 2011
[2]酚醛树脂原位催化裂解碳纳米管的生成及其应用研究[D]. 雷晓谋.武汉科技大学 2008



本文编号：3467594