耐火材料

郭佳, 陈光耀, 邓少文, 廖厚劲, 王恩会, 侯新梅, 李重河

2026, (3): 185-191. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.03.001

Al₂O₃和MgO作为镍基高温合金熔炼用常用耐火材料,其与合金熔体的界面反应直接影响到合金纯净度。分别采用Al₂O₃和MgO坩埚真空感应熔炼高温合金GNPM01铸锭,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜及氧氮分析仪对比研究了两种坩埚与合金熔体接触前后的相组成、显微形貌及金属中氧含量的变化规律,进而对比分析了高温合金与Al₂O₃、MgO坩埚间的界面反应。结果表明:Al₂O₃坩埚在熔炼高温合金时,其内壁剥落及溶解是造成合金氧和夹杂物污染的主要原因,而由于合金中Al和Cr元素对氧有较强亲和力,在合金熔体表面易形成Al₂O₃和Cr₂O₃的浮渣;而MgO坩埚与高温合金界面反应,MgO溶解产生的氧易与合金中Al反应生成Al₂O₃,随之进一步与基体生成MgAl₂O₄夹杂,虽然减少了合金中Al₂O₃夹杂污染和氧污染,但生成的MgAl₂O₄会进一步进入合金熔体中形成夹杂污染。

CaO-Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂玻璃对熔融石英析晶行为的影响

田宇, 梁峰, 吕功业, 谷昊辉, 何冈骏, 张海军

2026, (3): 192-197. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.03.002

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为有效抑制熔融石英粉高温相变析晶,以熔融石英粉体(粒径≤74 μm)、九水合硝酸铝、四水合硝酸钙、硅溶胶(固相质量分数为30%)、五水合硝酸镱等为原料,采用溶胶-凝胶法,制备了CaO-Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂(CABS)玻璃包覆熔融石英颗粒,研究了玻璃相添加量(添加质量分数0～9%)、煅烧温度(1 100～1 300 ℃)、保温时间(0.5～3 h)及五水合硝酸镱添加量(B₂O₃和Yb₂O₃的物质的量比分别为9∶1、7∶3、5∶5)对熔融石英析晶行为的影响。结果表明:随着煅烧温度的升高,试样的晶化率逐渐升高;CABS玻璃相的引入可显著抑制熔融石英粉在高温条件下的相变析晶,随着玻璃相添加量的增加,试样的晶化率先降低后升高,当玻璃相添加量为7%(w)时,经1 300 ℃保温2 h后试样的晶化率仅为10.01%(w),较未添加玻璃相试样的降低了86.3%;随着五水合硝酸镱添加量的增加,试样的晶化率先升高后降低,当B₂O₃和Yb₂O₃的物质的量比为9∶1时,经1 300 ℃保温2 h煅烧后试样的晶化率为10.66%(w),较未添加玻璃相试样的降低了85.4%。

高温用磷酸钾镁水泥结构优化及力学性能

王杏, 周子珊, 杨博林, 邹雨馨, 敬娴婉, 陈昱含汪心雨, 刘正龙, 邓承继, 余超, 丁军

2026, (3): 198-204. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.03.003

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为优化磷酸钾镁水泥的服役性能,采用复合缓凝剂,烧结氧化镁与磷酸二氢钾制备磷酸钾镁水泥,系统研究了不同n(Mg)∶n(P)(为2∶1、3∶1、4∶1)对磷酸钾镁水泥显微结构、水化行为及力学性能的影响,对比分析了磷酸钾镁水泥与普通硅酸盐水泥高温热处理后性能差异。结果表明:当n(Mg)∶n(P)为3∶1时,磷酸钾镁水泥水化反应最为充分,形成较为致密的基体结构,常温耐压强度提升至44.6 MPa。在较低热处理温度下,由于磷酸钾镁水泥的水化产物钾鸟粪石分解导致强度显著降低,在1 000 ℃高温热处理后,磷酸钾镁水泥烧结形成较致密的基体结构,其常温耐压强度趋于稳定,强度保持率高于硅酸盐水泥的,表现出更优异的高温稳定性。

分散剂对柠檬酸镁溶胶性能的影响

隋吉鹏, 司超伟, 游杰刚, 郭晋达, 冯东, 张小芳, 侯庆冬

2026, (3): 205-209. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.03.004

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胶体的团聚是制约溶胶结合剂在耐火材料应用的重要因素,以无水柠檬酸镁和轻烧氧化镁粉为原料,聚乙二醇(PEG)、三聚磷酸钠(STP)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为分散剂,制备了柠檬酸镁(MC)溶胶,研究了柠檬酸溶液浓度(0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7和0.8 mol·L^-1)和分散剂种类及其加入量(溶胶质量的0、0.05%、0.1%、0.2%、0.3%和0.4%)对柠檬酸镁溶胶稳定性的影响。结果表明:随着柠檬酸溶液浓度的增大,Zeta电位绝对值逐渐减小,而电导率、黏度和MgO的固相质量分数逐渐增大,溶胶的稳定性呈递减趋势,采用0.7 mol·L^-1柠檬酸溶液制备的溶胶在稳定性和黏度方面均优于其他试样的;3种分散剂的分散效果从高到低顺序依次为:SDBS>STP>PEG,且SDBS使柠檬酸镁溶胶胶体的粒径减小,同时Zeta电位绝对值增大,显著提高胶体的稳定性;PEG、STP和SDBS最佳加入量(w)分别为0.2%、0.1%和0.05%。

纳米Fe₂O₃添加量对镁钙材料抗水化性的影响

韩昊鹏, 栾舰, 潘波, 王春艳, 臧伟楠杨智韬, 齐芮同, 赵宸阳, 裴佳莹

2026, (3): 210-215. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.03.005

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为了提高镁钙材料的抗水化性能,以白云石粉和轻烧镁粉为主要原料,添加纳米Fe₂O₃,结合剂采用无水树脂,于150 MPa下成型,在1 650 ℃煅烧3 h后制成镁钙材料。研究纳米Fe₂O₃的添加量(质量分数分别为0、2%、4%、6%和8%)对镁钙材料性能的影响。结果表明:在1 650 ℃条件下,纳米Fe₂O₃可以与试样中CaO生成低熔点相Ca₂Fe₂O₅,有助于促进镁钙材料中晶粒的重排长大,进而促进烧结,但若材料内存在过多低熔点相会影响材料高温强度。纳米Fe₂O₃的增加使得镁钙材料中Ca₂Fe₂O₅的含量增加,体积密度增大,显气孔率减小,抗水化性能提高。抗热震性呈先降后升的趋势。当纳米Fe₂O₃添加量为2%(w)时,试样的力学性能最好,同时抗水化性能显著提高。

LaAlO₃材料的抗LiF侵蚀性能研究

张成成, 樊文军, 吴琦, 辛文彬邓永春, 刘中兴, 赵二雄

2026, (3): 216-220. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.03.006

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为寻找能有效抵抗稀土氟化物熔盐电解体系中LiF电解质侵蚀的材料,首先将物质的量比为1∶1的高纯La₂O₃和Al₂O₃粉在空气气氛下于1 150 ℃保温4 h进行二次焙烧,合成了高纯单相LaAlO₃粉体;随后向该粉体中加入黏结剂聚乙烯醇溶液,经1 600 ℃保温4 h热处理制得LaAlO₃坩埚试样;最后将LiF粉体装入LaAlO₃坩埚试样中,在950 ℃下保温2 h进行抗侵蚀试验,研究了LaAlO₃材料对熔融LiF的抗侵蚀性能。结果表明:LaAlO₃坩埚试样的侵蚀深度仅约30 μm,基体结构未被破坏,且LaAlO₃材料也未向熔融LiF内部发生显著扩散;熔融LiF与坩埚试样的界面反应产物中,LaAlO₃和LiF仍是主要物相。因此,LaAlO₃材料对熔融LiF电解质表现出显著的抗侵蚀性能,具备作为稀土氟化物熔盐电解用坩埚材料的应用潜力。

锂辉石优化堇青石-莫来石质匣钵抗侵蚀涂层的研究

苏钰洺, 王义龙, 朱子硕, 杨连弟, 刘清华, 庆达王健, 吴锋, 韩露

2026, (3): 221-226. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.03.007

摘要 ( ) PDF (3264KB)( )

针对堇青石-莫来石体系匣钵在高温热碱侵蚀环境中易结构粉化的问题,以板状刚玉、锆英砂、广西白泥和二氧化钛为原料,通过引入锂辉石(质量分数分别为0、25%、30%、35%、40%)调控釉浆配方,构建了Li₂O-Al₂O₃-SiO₂-TiO₂体系高温抗侵蚀涂层,喷涂于莫来石-堇青石质基体上,经1 345 ℃保温4 h热处理制备致密化抗侵蚀涂层。结果表明:涂层中的锂辉石通过促进透锂长石与β -方石英所形成液相包裹的莫来石晶柱的形成,增强了匣钵的抗侵蚀性,同时在正极材料前驱体烧结过程中涂层表面形成的硅铝酸钠相界面反应层进一步提升匣钵的抗侵蚀性;此外,锂辉石引入量为25%(w)的匣钵的复合强度达到14.3 MPa,较其他配方涂层的匣钵均有提升,基体显气孔率较未引入锂辉石的试样降低18.5%;30次高温循环后仍保持基体结构完整性,无裂纹扩展迹象;该涂层技术可将匣钵使用寿命延长3倍以上,为高腐蚀性正极材料烧结装备的界面防护提供了兼具经济效益与工程适用性的解决方案。

TiAl合金铸造用Y₂O₃型壳的制备及性能研究

黄宏, 胡海涛, 郭键, 丁贤飞, 南海, 金海鹏, 叶雷

2026, (3): 227-231. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.03.008

摘要 ( ) PDF (1956KB)( )

为了优化TiAl合金精密铸造用Y₂O₃溶胶结合Y₂O₃型壳的制备工艺,以电熔Y₂O₃粉、Y₂O₃溶胶、莫来石粉和硅溶胶等为原料,通过配制面层浆料、涂挂撒砂、干燥及高温焙烧的工艺流程制备型壳。系统研究了电熔Y₂O₃粉与Y₂O₃溶胶的质量比(简称“粉液比”,为3.0~4.4,间隔0.1)对浆料黏度与涂挂性的影响规律,以及焙烧温度(950~1 150 ℃)对型壳强度的作用机制,并通过TiAl合金叶片浇注验证了型壳的综合性能。结果表明:浆料的黏度和涂挂性随粉液比的增大而增加,但当粉液比≥4.0时,浆料的流动性显著恶化,已无法满足熔模精密铸造的工艺要求;粉液比3.2~3.8的浆料兼具高固含量与良好涂挂性,可形成均匀致密的面层;焙烧温度升至1 150℃时,型壳抗弯强度达9.2 MPa(较950℃提升48.4%),这源于孔隙率降低及Y₂O₃颗粒间晶态桥的形成;离心浇注的Ti-48Al-2Nb-2Cr合金叶片铸件充型完整,界面反应层仅5 μm,且无黏砂、夹杂缺陷。

典型机械炉排炉耐火材料设计选型与应用现状

范明明, 王涵宇李明, 孙雨桐, 万建强王炳文, 王峰裕, 占华生

2026, (3): 232-238. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.03.009

摘要 ( ) PDF (3016KB)( )

概述了我国典型机械炉排炉的技术特点及耐火材料应用现状,重点分析了进口炉排炉(如日立SUS-Von Roll、SITY2000、三菱-马丁等)与国产炉排炉(如二段往复式、三驱动逆推式等)在耐火材料选型与结构设计上的差异。基于炉墙耐火材料因热应力、炉渣磨损及侵蚀导致的典型损毁形式,制定炉墙砖和耐火材料的相关标准(T/CSTM 00199—2020、T/CMCA 40021—2021)。实践验证表明,模块化炉墙设计、空冷墙结构及炉墙水冷化改造等技术,能有效解决垃圾热值提高引发的焚烧炉工况劣化问题,显著提升设备运行稳定性与耐火材料使用寿命。

GCr15轴承钢连铸塞棒结瘤机制分析及其控制

杨成威, 雷长坤, 王向红, 胡天增, 任博, 王恩会, 侯新梅

2026, (3): 239-244. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.03.010

摘要 ( ) PDF (2522KB)( )

塞棒结瘤是限制轴承钢连铸稳定性的关键因素。以GCr15轴承钢连铸用后铝碳塞棒为研究对象,通过XRF和SEM对用后塞棒结瘤层进行了分析。结果表明:用后铝碳塞棒结瘤层平均厚度为2.61 mm,结瘤物组成主要为氧化铝、氧化钙和氧化镁。塞棒脱碳层与钢中夹杂物作用形成了硅铝酸钙、铝镁酸钙和尖晶石的变质层,变质层为多孔结构。塞棒表面的硅酸锆分解形成的氧化锆层能够阻碍钢液向脱碳层中渗透,氧化锆上层的结瘤层主要为铝镁酸钙、尖晶石、铝酸钙和钢,呈交错分布,其中铝镁酸钙呈多孔聚集体,铝酸钙呈圆球状。结合对塞棒结瘤形成机制的系统分析,针对性地提出了减少塞棒结瘤的措施。

基于机器视觉的保护渣熔化温度测试系统

王江涛, 刘克, 董殿敏, 李晓睿, 刘祎冉

2026, (3): 245-248. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.03.011

摘要 ( ) PDF (1179KB)( )

为了解决保护渣熔化温度测量结果的准确性不足,测量过程的直观性欠缺、智能化程度低及非接触测量需求难以满足的问题。基于机器视觉技术,设计了一款保护渣熔化温度测定系统;系统通过建立合理的视觉系统模型来排除高温场景光的干扰,选用高曝光度工业相机对试样进行清晰成像,利用图像分析算法对被测试样的图像进行有效信息提取,通过图像跟踪技术,对试样进行实时跟踪与识别;现场试验表明:基于机器视觉的保护渣熔化温度测定系统能够实时准确地完成保护渣熔化温度的测量,重复性误差不超过±20 ℃,满足YB/T 186对保护渣温度检测的要求。

RH炉浸渍管的使用现状及改进措施

姜晟, 朱长江, 逯久昌

2026, (3): 249-253. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.03.012

摘要 ( ) PDF (1943KB)( )

为提升RH炉用浸渍管的使用寿命,对浸渍管在操作过程中存在的问题(如浇注料脱落、钢胆烧损、焊缝与砖体炸裂、热维护效率低等)进行了分析。通过实施工艺参数的优化调整、浸渍管结构的改良以及热维护策略的调整等综合措施,成功实现了浸渍管平均使用寿命的显著提升,从105炉次增加至118炉次,同时将故障率降低了15%,吨钢耐火喷涂料消耗量减少0.05 kg,并有效解决了浇注料脱落、焊缝炸裂等问题,显著降低了冶炼生产成本与耐火材料消耗,为车间稳定生产高附加值硅钢、电工钢提供了可靠技术支撑。

莫来石基多孔材料制备方法研究进展

刘金华, 田学坤, 尹天培, 闫东红, 赵飞, 罗忠涛, 李素平, 刘新红

2026, (3): 254-260. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.03.013

摘要 ( ) PDF (1104KB)( )

莫来石具有较高的熔点、较低的热膨胀系数、优良的抗热震性能以及相对较低的热导率等,莫来石基多孔材料常被应用于高温隔热、催化、过滤等领域。根据莫来石形貌和结构的不同,综述了多孔莫来石、莫来石纤维基多孔陶瓷、莫来石气凝胶等的制备方法和应用现状,并对莫来石基多孔材料未来的研究方向和应用领域进行了展望,以期为相关领域的研究提供思路。

工业固废基多孔陶瓷的研究进展

邬艳婷, 黄学进, 雷辉聪, 高亚博, 黄仲

2026, (3): 261-266. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.03.014

摘要 ( ) PDF (1036KB)( )

工业生产与城市化发展产生了大量工业固体废弃物(以下统称为“固废”),给人类生态环境带来了严峻危害,如何将它们资源化利用是当前材料领域的研究热点之一。固废中含有丰富的Al、Si等元素,以其为原料制备多孔陶瓷,不仅可以显著降低高温工业和建筑行业用多孔材料的生产成本,还为大宗固废资源的高值化利用提供了有效途径,具有重要的经济、环保与社会效益。本文中,综述了近年来粉煤灰、钢渣、赤泥以及其他固废在多孔陶瓷制备与应用方面的研究现状。

水泥回转窑用耐火材料挂窑皮性能研究进展

陈庆泽, 屈超, 雷辉聪, 张海军, 张少伟

2026, (3): 267-270. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.03.015

摘要 ( ) PDF (1038KB)( )

水泥窑用耐火材料的挂窑皮性能对水泥的生产至关重要,耐火材料在水泥熟料煅烧过程中要经受热应力、剪切应力及水泥熟料侵蚀的综合作用,因此耐火材料的挂窑皮性能对水泥回转窑的寿命起着关键的作用。本文综述了水泥回转窑常用耐火材料(镁铝质、镁铁铝质和镁钙质耐火材料)的挂窑皮性能研究现状,总结了不同耐火材料的优点和局限性,并对其未来研究的重点和方向进行了展望,旨在为水泥窑用耐火材料挂窑皮性能的提高提供参考。

不同构型熵稀土锆酸盐陶瓷抗钙镁铝硅酸盐侵蚀的研究进展

王晓波, 贺智勇, 张彦祥

2026, (3): 271-276. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.03.016

摘要 ( ) PDF (1096KB)( )

系统剖析了传统YSZ热障涂层在高温服役环境下的核心失效机制,其失效主要与高温相变及钙镁铝硅酸盐(CMAS)侵蚀等关键因素相关,难以适配先进航空发动机的严苛服役要求。稀土锆酸盐陶瓷凭借高热膨胀系数、低热导率及卓越的抗CMAS侵蚀特性,成为极具应用潜力的新型替代材料。为此,系统综述了不同构型熵稀土锆酸盐陶瓷在抗CMAS侵蚀方向的研究进展,同时阐释了其抗CMAS侵蚀机制,并明确了构型熵对材料抗侵蚀性能的调控作用。最后指出,未来需重点开展动态工况下的侵蚀动力学探究,进一步完善组分和性能的预测模型,通过深化基础研究与技术攻关,为该类材料在先进航空发动机中的工程化应用提供坚实支撑,推动其从实验室研究向工程应用转化。