慧聪消防网

新形势下我国耐火原料的研发与创新趋向

http://www.fire.hc360.com2015年01月13日12:00 来源:中国耐火材料网作者:秦海霞 李勇T|T

    慧聪消防网    慧聪消防商城正式上线

    随着我国冶金钢铁行业的发展,对于耐火材料的要求也逐渐提高,传统耐火材料已经逐渐不能满足时代发展的需求,亟需开发出新的耐火材料。融合金属和高技术陶瓷研究的最新研究成果,采用新的原料添加到原有的耐火材料体系中,从而发展出新型的金属-非氧化物-氧化物复合耐火材料,这种将金属和高技术陶瓷结合的材料将是耐火材料未来极具发展前景的领域,如金属和金属间化合物原料(金属Al、金属Si、硅铁合金等)、非氧化物原料(Si3N4和氮化硅铁)。此外氧化物原料(Al2O3-SiO2系原料、"三石")的应用也有了新的进展。上述新型耐火原料的应用,不仅满足耐火材料高性能、低能耗、低成本、无污染的生产需求,并且有助于提高耐火材料的使用寿命。

    1.金属原料

    在非氧化物或者非氧化物氧化物复合材料体系中,Si3N4-SiC砖,以及后来以β-sialon作为结合相的材料,包括Sialon-SiC砖、β-sialon-Al2O3复合材料、β-Sialon-Al2O3-SiC复合材料,以及MgAlON为结合相的材料,包括MgAlON-Al2O3复合材料以及β-Sialon–MgAlON复合材料,是由金属铝粉在相应气氛下形成Al2O3或AlN;或者添加金属硅粉在氮化气氛下形成Si3N4,制取的相应材料或在高温和适当气氛

    下与其他原料反应进一步反应形成β-sialon(如图1)或MgAlON材料甚至两者的复合材料。研究发现,该过程的实质是将金属作为过渡相,在反应条件下转变成预想的化合物,从而获得性能较好的SiC、Si3N4、Sialon结合氧化物或非氧化物材料。

    金属原料(金属Al、Si、硅铁合金等)不仅可以起到过渡相的作用,还能使耐火材料兼具金属的某些特性。洪彦若将这种在无机化合物中添加金属原料的工艺称为“塑性相成型”工艺。

    金属作为一个组元复合于耐火材料中,是耐火材料制备工艺上的一种突破,制得的金属-氧化物-非氧化物体系材料也是耐火材料体系上的创新。该工艺有许多优点,金属在适当的气氛下形成化合物使耐火材料兼具有某些金属的塑性特性,从而改善耐火材料的脆性,尤其是对于抗热震性以及高温抗折性有较大贡献。塑性相工艺不仅能在试样成型时对砖坯密度有提高的作用,在烧结过程中,低熔点的金属会起着促烧的作用,降低气孔率,促进致密化和反应进行。此外,在使用过程中,金属的存在使得金属能优先与钢水或者熔渣中的化合物反应,或者在高温下优先氧化,起到保护其他物相作用,并且在表面形成保护,起到“自修复”作用。

    1.1金属Al

    在氧化物-非氧化物复合材料体系中添加金属,高温烧结过程中可得到结合相或增强相,对材料的性能起着改善的作用。由于金属Al熔点较低(660℃),在相对较低的温度下即可发生化学反应,生成AlN、Al4C3或者Sialon、AlON、MgAlON、Al2OC和Al4O4C等结合相或者增强相化合物,因此常常将金属Al作为添加剂添加到耐火材料中。在上述化合物中AlN和Al4C3易产生水化现象,影响制品使用性能,通常会控制实验条件将

    Al元素固定到其他化合物中,避免制品中出现过多AlN和Al4C3。

    田守信等报道过在铝碳转中添加金属Al,转化为增强相的结果。洪彦若于2003年报道了在氧化镁-尖晶石-碳砖中添加金属Al作为过渡塑性相。研究表明Al在烧结过程中可以起着助烧剂的作用。由于其熔点较低,在1300℃下发生液相烧结,使得材料更加致密,具有更高的高温抗折强度。洪彦若[1]在镁铝碳材料中添加金属Al,采用质量百分数为50%的铝矾土(1~5μm)、13%的铝矾土(≤1μm)、10.5%的煅烧氧化镁、8.1%的

    MgAl2O4尖晶石粉、7.5%的Al2O3、1.95%的SiC粉、1.95%的金属Al粉、7%的石墨以及4~4.5%的树脂作为原料制备Al2O3-MgO-C砖,烧结过程中发生了如下的反应,成功制备出MgAlON材料。

    5Al(l)+9Al2O3(s)+5/2N2(g)+xMgO(s)=Al23O27N5.xMgO(s)

    大量研究表明,添加金属铝,可以促进β-sialon在相对较低的条件下形成。魏从军等在刚玉-氮化硅体系中添加质量分数12.5%金属Al,有效降低了坯体显气孔率,增加了体积密度。烧结后Al发生原位氧化,减低了样品内部的氧分压;残留的部分Al在烧结过程中生成中间产物,促进了烧结反应的进行。李勇等于2013年采用金属Al和Al2O3作为原料制备Al-Al2O3复合滑板,结果表明在烧结过程中生成了Al2OC和Al4O4C等增强相,以板片状和柱状穿插在基质中,提高了材料的强度;游离态金属Al填充于基质的间隙和气孔中,提高材料的韧性和抗热震性能。

    4Al(l)+2C(s)+O2(g)=2Al2OC(s)

    4Al(l)+C(s)+2O2(g)=Al4O4C(s)

    2Al(l)+N2(g)=2AlN

    李改叶采用金属铝粉作为添加剂改善了Al2O3-SiC材料的性能,当金属Al含量为18%时,1100℃保温3h后,试样的显气孔率最低达到17%,体积密度达到3.05g/cm3,常温耐压强度达到140MPa,常温抗折强度达到28MPa。

责任编辑:肖本威

上一页12345下一页

免责声明:凡注明来源本网的所有作品,均为本网合法拥有版权或有权使用的作品,欢迎转载,注明出处。非本网作品均来自互联网,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。

十大评选厦门公交车起火燃气报警百强更多>>

慧聪市场

一周话题人物 [人物关注排行榜]

[陈玉平] 求精创新双管齐下 打造品牌知名度
进一步做强、做优“西河”品牌、发展壮大西河消防奠定扎实的基础。[详细]
[徐珍喜] 建筑节能道路上不断前行
节能减排是十二五规划重要部分,同方泰德在建筑节能上有很好的解决方案。[详细]

[杨国建] 创新是企业的灵魂
成功的前提是付出并遭遇挫折,企业不同发展时期,会遇到不同的困难。[详细]

资讯中心 产业研报 企业中心 人物中心 产品微门户

企业媒体关注榜

话题人物排行榜

1 杨国建 浙江宇安消防装备有限公司 董事长
杨国建
浙江宇安消防装备有限公司 董事长
2 蔡为民 河北北大青鸟环宇消防设备有限公司 总经理
蔡为民
河北北大青鸟环宇消防设备有限公司 总经理
3 龙卫东 南京消防器材股份有限公司 董事长
龙卫东
南京消防器材股份有限公司 董事长
4 白安林 连美成套设备(大连)有限公司 总经理
白安林
连美成套设备(大连)有限公司 总经理
5 程永利 浙江省公安消防总队 政治委员
程永利
浙江省公安消防总队 政治委员
6 孟建柱 公安部 部长、党委书记,总警监
孟建柱
公安部 部长、党委书记,总警监
8 房凌春 江西省公安消防总队 总队长
房凌春
江西省公安消防总队 总队长
8 涂燕平 北京利达华信电子有限公司 董事长
涂燕平
北京利达华信电子有限公司 董事长
9 刘炳海 合肥科大立安安全技术股份有限公司 总经理
刘炳海
合肥科大立安安全技术股份有限公司 总经理
10 周建灿 浙江金盾消防器材有限公司 董事长
周建灿
浙江金盾消防器材有限公司 董事长
收起

官方微信开通

扫一扫慧聪消防网
行业资讯早知道

关注消防微商城
做指尖上的生意

打开微信扫一扫