热处理气氛对MgO-C耐火材料显微结构和性能的影响

摘要

本文以MgO-C耐火材料为研究对象,通过选择不同的添加剂(Al、Al/Si、Al/B2O3、Al/TiO2)及热处理气氛(氮气气氛和埋碳气氛),经不同温度热处理后,检测了试样的常温抗折强度、耐压强度、高温抗折强度和抗热震性等性能;利用X射线衍射仪和扫描电镜对试样的物相和显微结构特征进行了分析;研究了热处理气氛及添加剂种类对 MgO-C耐火材料显微结构和力学性能的影响。
　　研究了埋碳气氛条件下添加Al、Al/Si的MgO-C材料经分别1000℃、1200℃、1400℃温度处理后的相组成、显微结构和性能。实验结果表明:加入 Al/Si试样的力学性能要优于单独加入 Al粉试样的力学性能。热力学计算结果表明:在埋碳气氛下碳化物为较稳定物相。显微结构分析表明:热处理温度为1000℃时试样中有长条状Al4C3和呈八面体状的MgAl2O4生成;经1200℃热处理后试样中有纤维状Al4C3、呈八面体状的MgAl2O4及呈片层板状的SiC生成;材料的力学性能提高。经1400℃热处理后试样中有针状AlN、纤维状Al4C3、呈八面体状的 MgAl2O4及大量的 SiC晶须生成;使试样具有更高的抗折强度和良好的抗热震性能。
　　研究了氮气气氛条件下添加Al、Al-Si的MgO-C材料经不同温度处理后的相组成、显微结构和性能。实验结果表明:复合加入Al/Si试样的力学性能要优于单独加入Al粉试样的力学性能。热力学计算结果表明:在氮气气氛下氮化物为较稳定物相。经1000℃热处理后,试样中Al消失,反应生成了柱状AlN和呈八面体状的MgAl2O4,且在此温度下Si尚未参与反应;经1200℃热处理后,Si开始反应生成六边形板状的SiC,且镶嵌在镁砂基体中,从而提高了试样的高温抗折强度和热震后残余抗折强度;经1400℃热处理后,试样中除有柱状AlN和呈八面体状MgAl2O4生成外,还有较多晶须状SiC和针状β-Si3N4生成,形成了致密的非氧化物相结合,提高了材料的高温力学性能和抗热震性能。
　　研究了埋碳气氛下数种添加剂组合对MgO-C材料显微结构及力学性能的影响。实验结果表明:Al/Si组合、Al/B2O3组合及Al/TiO2组合添加剂均可提高镁碳砖常温耐压强度。研究发现:Al/Si组合添加剂可明显提高对经900℃、1300℃热处理后镁碳材料的耐压强度;Al/B2O3组合添加剂对经1100℃热处理后的镁碳材料的耐压强度改善作用明显;而Al/TiO2组合添加剂对经1300℃热处理后镁碳材料的耐压强度改善效果较好。

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第一章 文献综述

1.1引言

1.2 MgO-C砖的原料及其对性能的影响

1.3 添加剂对镁碳材料的影响

1.4 无机晶须及其在材料中的应用

1.5 MgO-C砖的生产工艺

1.6 MgO-C砖在转炉上的应用及损毁机理

1.7本课题的研究内容、目的和意义

第二章 试验研究过程及方法

2.1试验用原料及设备

2.2 试样的物料配比

2.3 镁碳砖试样制备的工艺流程

2.4 试样性能检测和表征

第三章 埋碳气氛对MgO-C材料显微结构和性能的影响

3.1埋碳气氛下MgO-C体系热力学计算

3.2 埋碳气氛下试样的物相组成

3.3 埋碳还原性气氛下试样的显微结构特征

3.4 埋碳气氛下试样的力学性能

3.5 本章小结

第四章 氮气气氛对MgO-C耐火材料显微结构和性能的影响

4.1氮气气氛下MgO-C体系热力学计算

4.2 氮气气氛下试样的物相组成

4.3 氮气气氛下试样的显微结构特征

4.4 氮气气氛下试样的力学性能

4.5 本章小结

第五章 埋碳气氛下不同添加剂组合对MgO-C材料显微结构及性能的影响

5.1试样的物相组成

5.2 试样的显微结构特征：

5.3 试样的力学性能

5.4 本章小结

第六章 结论

参考文献

研究生期间研究成果

攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢