Al2O3外加量对Al2O3-SiO2-ZnO-B2O3-Na2O微晶玻璃涂层的影响

doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2025.02.007

耐火材料 ›› 2025, Vol. 59 ›› Issue (2): 128-132.DOI: 10.3969/j.issn.1001-1935.2025.02.007

Al₂O₃外加量对Al₂O₃-SiO₂-ZnO-B₂O₃-Na₂O微晶玻璃涂层的影响

丛鹤地¹⁾, 孙小飞²⁾, 马昭蕊¹⁾

1)郑州大学材料学院河南郑州 450000
2)中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司先进耐火材料全国重点实验室河南洛阳 471039

收稿日期:2024-08-26 出版日期:2025-04-15 发布日期:2025-04-14
通讯作者: 孙小飞,男,1981年生,博士,正高级工程师。E-mail:sunxf@lirrc.com
作者简介:丛鹤地:男,2000年生,硕士研究生。E-mail:2564308935@qq.com
基金资助:
河南省重点研发项目(221111231100)。

Effect of Al₂O₃ extra-addition on Al₂O₃-SiO₂-ZnO-B₂O₃-Na₂O glass-ceramics coatings

Cong Hedi, Sun Xiao-fei, Ma Zhaorui

First author’s address:School of Materials Science and Engineering,Zhengzhou University,Zhengzhou 450000,Henan,China

Received:2024-08-26 Online:2025-04-15 Published:2025-04-14

摘要/Abstract

摘要： 为满足某些特殊高压大型装备的使用需求,改善轻质耐火材料抗裂性能差,易吸湿的缺点,以SiO₂、ZnO、Al₂O₃、B₂O₃和四硼酸钠为原料,制备了低温烧成的轻质耐火材料表面涂层用Al₂O₃-SiO₂-ZnO-B₂O₃-Na₂O(ASZBN)微晶玻璃,结合FactSage 8.2热力学计算软件,探讨Al₂O₃外加量(外加质量分数分别为0、4%、8%和12%)对微晶玻璃涂层的TG-DSC、显微结构、弹性模量等的影响。结果表明:随着Al₂O₃外加量的增加,ASZBN玻璃体系的玻璃化转变温度降低,730 ℃进行热处理后玻璃表面裂纹数量先增加后减少,ASZBN微晶玻璃的弹性模量先降低后增加。低于700 ℃时,ASZBN微晶玻璃体系的黏度较高。但高于700 ℃后,黏度随着温度升高而骤降,并随Al₂O₃外加量的增加而增大。当Al₂O₃外加量为12%(w)时,730 ℃进行热处理后,玻璃涂层表面平整且裂纹不明显,弹性模量也较高。

关键词: 涂层, 微晶玻璃, Al₂O₃, 弹性模量, 热力学计算

Abstract: To meet the requirements of some specialized high-pressure large-scale equipment and improve the crack resistance and hygroscopicity of lightweight refractories,low-temperature fired Al₂O₃-SiO₂-ZnO-B₂O₃-Na₂O (ASZBN) glass-ceramics were developed for the surface coatings of lightweight refractories using SiO₂,ZnO,Al₂O₃,B₂O₃,and sodium tetraborate as the raw materials.The effects of Al₂O₃ extra-addition (0,4%,8%,and 12%,by mass) on the TG-DSC behavior,microstructure,and elastic modulus of the glass-ceramics coatings were investigated using FactSage 8.2 thermodynamic calculations.The results show that:with Al₂O₃ extra-addition increasing,the glass transition temperature of the ASZBN glass system decreases;after heat treatment at 730 ℃,cracks on the glass surface first increase and then decrease,and the elastic modulus of the ASZBN glass-ceramics first decreases and then increases.The viscosity of the ASZBN glass-ceramic system is higher when the temperature is lower than 700 ℃.When the temperature is higher than 700 ℃,the viscosity drops sharply with temperature rising and increases with the increase of Al₂O₃ extra-addition.When the Al₂O₃ extra-addition is 12%,after heat treatment at 730 ℃,the glass coating exhibits a smooth surface with negligible cracks and a high elastic modulus .

Key words: coating, glass-ceramics, alumina, modulus of elasticity, thermodynamic calculations

中图分类号:

TU55

丛鹤地, 孙小飞, 马昭蕊. Al₂O₃外加量对Al₂O₃-SiO₂-ZnO-B₂O₃-Na₂O微晶玻璃涂层的影响[J]. 耐火材料, 2025, 59(2): 128-132.

Cong Hedi, Sun Xiao-fei, Ma Zhaorui. Effect of Al₂O₃ extra-addition on Al₂O₃-SiO₂-ZnO-B₂O₃-Na₂O glass-ceramics coatings[J]. Refractories, 2025, 59(2): 128-132.

参考文献

[1] 任河,佟天白,刘梅,等.氧化铝气凝胶的耐温性能研究[J].耐火材料,2024,58(4):297-301.
[2] 孙华云.低品位蓝晶石制备锂离子电池窑炉用莫来石轻质隔热材料[J].耐火材料,2024,58(2):155-160.
[3] 叶长收.高韧性碳气凝胶复合材料及其点阵结构的设计与表征[D].北京:北京交通大学,2021.
[4] 何辉.SiO₂气凝胶隔热复合材料疏水改性研究[D].西安:西安理工大学,2022.
[5] 黄秀波,张凡,赵英民,等.Al₂O₃基多孔隔热材料表面Al₂O₃/MoSi₂涂层的制备及其性能[J].复合材料学报,2020,37(11):2870-2876.
[6] 王伟,郭鸽鸽,丁士杰,等.钛合金表面抗氧化玻璃涂层研究进展[J].材料导报,2022,36(S1):141-148.
[7] MIRDALI N K,DADAY M,DADAY M T.Development and characterization of low temperature metallic glazes in Na₂O-B₂O₃-SiO₂(NBS) system[J].Ceramics International,2019,45(17):21661-21667.
[8] 程应科,张建军,徐连勇.涂层弹性模量的测量方法[J].中国科技论文在线,2008,3(4):293-298.
[9] 安科云,尹荔松,阳素玉,等.Na₂B₄O₇在降低玻璃烧成温度中的作用[J].中国陶瓷,2010,46(1):53-56+63.
[10] 李新.不同BaCO₃体系低温釉的研究[J].广东化工,2017,44(14):103-104.
[11] WU H F,LIN C C,SHEN P.Structure and dissolution of CaO-ZrO₂-TiO₂-Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂ glass (Ⅱ)[J].Journal of Non-crystalline Solids,1997,209(1/2):76-86.
[12] 杨蕊.硼铝硅酸盐玻璃的物理性能和耐水性研究[D].济南:齐鲁工业大学,2022.
[13] 刘小波.霞石微晶玻璃热膨胀系数的研究[J].玻璃与搪瓷,1996(3):45-48.
[14] DHARA A,MISHRA R K,SHUKLA R,et al.A comparative study on the structural aspects of sodium borosilicate glasses and barium borosilicate glasses:Effect of Al₂O₃ addition[J].Journal of Non-crystalline Solids,2016(447):283-289.
[15] DU L S,STEBBINS J F.Network connectivity in aluminoborosilicate glasses:A high-resolution B-11,Al-27 and O-17 NMR study[J].Journal of Non-crystalline Solids,2005(351):3508-3520.
[16] 谢永涣.水泥窑用方镁石-锌铝尖晶石耐火材料研究[D].鞍山:辽宁科技大学,2023.
[17] 杨帅,李国华.添加剂对锌铝尖晶石晶粒尺寸的影响[J].人工晶体学报,2019,48(3):409-412+417.

Al₂O₃外加量对Al₂O₃-SiO₂-ZnO-B₂O₃-Na₂O微晶玻璃涂层的影响

Effect of Al₂O₃ extra-addition on Al₂O₃-SiO₂-ZnO-B₂O₃-Na₂O glass-ceramics coatings

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	马昭蕊, 孙小飞, 刘广华, 赵世贤, 丛鹤地, 王刚. SiC气凝胶材料表面ZrB₂陶瓷涂层的制备及抗氧化性能研究[J]. 耐火材料, 2025, 59(2): 144-148.
[2]	张皇帅, 朱震庭, 杨子豪, 陈哲, 马毓, 张航. 溶胶-凝胶法制备Al₂O₃-SiO₂气凝胶及其复合材料的研究进展[J]. 耐火材料, 2025, 59(2): 149-154.
[3]	李有奇, 何健, 陈俊峰, 张嘉良, 李正坤. Si₃N₄/Si₂N₂O复相粉体对Al₂O₃-SiC-C浇注料性能的影响[J]. 耐火材料, 2025, 59(1): 1-7.
[4]	罗益欣, 王杏, 刘正龙, 余超, 邓承继, 丁军. h-BN对低碳Al₂O₃-C耐火材料性能的影响[J]. 耐火材料, 2025, 59(1): 13-18.
[5]	杜鹏辉, 赵豫鸽, 王刚, 孙红刚, 王来稳. 镁砂颗粒加入量对MgO-Al₂O₃-SiO₂系蓄热材料性能的影响[J]. 耐火材料, 2025, 59(1): 50-53.
[6]	李睿, 宋博, 马淑龙, 高长贺, 田琳, 李国华, 张馥溶. 表面改性剂对水泥窑用抗侵蚀涂层性能的影响[J]. 耐火材料, 2025, 59(1): 59-64.
[7]	张瑞, 孙旭东, 魏瀚, 袁彪, 王俊涛袁林, 刘士范, 陈松林. 65~69工艺参数对Al₂O₃-C耐火材料抗氧化性和抗水化性的影响[J]. 耐火材料, 2025, 59(1): 65-69.
[8]	邹泽辉, 童胜利, 朱子云. 高钛渣添加量对Al₂O₃-SiC-C浇注料性能的影响[J]. 耐火材料, 2025, 59(1): 76-81.
[9]	任河, 佟天白, 刘梅, 范召东. Al₂O₃气凝胶的制备及性能研究[J]. 耐火材料, 2024, 58(6): 468-472.
[10]	王博, 庄辛鹏, 李归, 王宇龙, 李媛琪, 施伟, 李佳艳. SiC纳米线对大气等离子喷涂硅涂层性能的影响[J]. 耐火材料, 2024, 58(5): 369-375.
[11]	潘进文, 姜洪义. ρ-Al₂O₃复合铝酸钙水泥烧结助剂对多孔碳化硅陶瓷性能的影响[J]. 耐火材料, 2024, 58(5): 376-380.
[12]	刘保侠, 张盟, 周绪强, 牛云松, 黄迪, 杨沁乾, 鲍泽斌, 朱圣龙. 高能等离子喷涂垂直裂纹氧化锆热障涂层工艺及结合性能研究[J]. 耐火材料, 2024, 58(4): 284-289.
[13]	李文凤, 申天姿, 郭会师, 曹金金, 康晓旭, 石凯, 康晓阳. 多羟基糖类结合剂对Al₂O₃-SiC-C质无水炮泥性能的影响[J]. 耐火材料, 2024, 58(4): 314-318.
[14]	李莹, 汪涤, 赵莉, 尹艺程, 贾全利. 石墨类型对Al₂O₃-MgO浇注料性能的影响[J]. 耐火材料, 2024, 58(4): 323-328.
[15]	田朋丹, 王刚, 杜鹏辉, 冯海霞, 王来稳, 潘元帅. 聚丙烯纤维对刚玉-六铝酸钙浇注料抗热震性能的影响[J]. 耐火材料, 2024, 58(3): 208-212.