Si3N4/Si2N2O复相粉体对Al2O3-SiC-C浇注料性能的影响

doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2025.01.001

耐火材料 ›› 2025, Vol. 59 ›› Issue (1): 1-7.DOI: 10.3969/j.issn.1001-1935.2025.01.001

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Si₃N₄/Si₂N₂O复相粉体对Al₂O₃-SiC-C浇注料性能的影响

李有奇¹⁾, 何健¹⁾, 陈俊峰²⁾, 张嘉良¹⁾, 李正坤¹⁾

1)江苏晶鑫新材料股份有限公司江苏扬州 225000
2)武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉 430081

收稿日期:2024-05-29 出版日期:2025-02-15 发布日期:2025-02-27
作者简介:* 李有奇:男,1979年生,博士。E-mail:13348121669@163.com

Effect of Si₃N₄/Si₂N₂O multiphase powder on properties of Al₂O₃-SiC-C castables

Li Youqi, He Jian, Chen Junfeng, Zhang Jialiang, Li Zhengkun

First author’s address:Jiangsu Jingxin New Materials Co.,Ltd.,Yangzhou 225000,Jiangsu,China

Received:2024-05-29 Online:2025-02-15 Published:2025-02-27

摘要/Abstract

摘要： 为了提高Al₂O₃-SiC-C浇注料的综合服役性能,采用化学燃烧法合成的微晶氮化硅/氮氧化硅(Si₃N₄/Si₂N₂O)复相粉体为添加物,以棕刚玉、板状刚玉、碳化硅、活性α-Al₂O₃微粉、SiO₂微粉、纯铝酸钙水泥、单质Si粉和球沥青为原料,制备了Al₂O₃-SiC-C浇注料。研究了复相粉体外加量(外加质量分数分别为0、1%、2%、3%和5%)对浇注料性能的影响,同时探究Si₃N₄/Si₂N₂O增强试样综合性能的作用机制。结果表明:1)Si₃N₄/Si₂N₂O复相粉可以显著改善Al₂O₃-SiC-C浇注料的力学性能、抗氧化性能和抗热震性;2)Si₃N₄/Si₂N₂O 复相粉通过填充孔隙、促进烧结反应进行、生成晶须状物质等途径优化了浇注料的显微结构,提高了浇注料的综合性能;3)当Si₃N₄/Si₂N₂O复相粉外加量为3%(w)时,浇注料的性能最佳。

关键词: Si₃N₄/Si₂N₂O复相粉, Al₂O₃-SiC-C浇注料, 抗氧化性, 抗热震性

Abstract: In order to improve the comprehensive service performance of Al₂O₃-SiC-C castables,microcrystalline Si₃N₄/Si₂N₂O multiphase powder synthesized by chemical combustion was used as an additive to prepare Al₂O₃-SiC-C castables,using brown corundum,tabular corundum,silicon carbide,active α-Al₂O₃ micropowder,SiO₂ micropowder,pure calcium aluminate cement,Si powder,and ball asphalt as raw materials.The effect of the multiphase powder extra-addition (0,1%,2%,3%,and 5%,by mass) on properties of the castables was studied;and the mechanism of Si₃N₄/Si₂N₂O to enhance the comprehensive properties of the samples was explored.The results show that:(1)Si₃N₄/Si₂N₂O multiphase powder can significantly improve the mechanical properties,oxidation resistance,and thermal shock resistance of the Al₂O₃-SiC-C castables;(2)the Si₃N₄/Si₂N₂O multiphase powder optimizes the microstructure of the castable and improves its overall performance by filling pores,promoting sintering reactions,and generating whisker like substances;(3)when the Si₃N₄/Si₂N₂O multiphase powder extra-addition is 3%,the castable has the optimal performance.

Key words: Si₃N₄/Si₂N₂O multiphase powder, Al₂O₃-SiC-C castable, oxidation resistance, thermal shock resistance

中图分类号:

TQ175

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.

Li Youqi, He Jian, Chen Junfeng, Zhang Jialiang, Li Zhengkun. Effect of Si₃N₄/Si₂N₂O multiphase powder on properties of Al₂O₃-SiC-C castables[J]. Refractories, 2025, 59(1): 1-7.

参考文献

[1] 周玉栋,李世鹏,王文武,等.高导热氮化硅陶瓷的制备研究进展[J].耐火材料,2024,58(3):270-276.
[2] 刘剑,谢志鹏,肖志才,等.烧结助剂对氮化硅陶瓷热导率和力学性能的影响[J].硅酸盐学报,2020,48(12):1965-1871.
[3] 鲁元,杨建锋,李京龙.碳热还原-反应烧结法制备多孔氮化硅陶瓷[J].无机材料学报,2013,28(5):469-473.
[4] 王金龙,王玺堂,王周福,等.氮化硅-氧氮化硅复合粉体对Al₂O₃-SiC-C铁沟浇注料性能的影响[J].耐火材料,2019,53(6):419-422.
[5] 吕春江,常赪,黄一飞,等.炼铁高炉用碳化硅风口组合大砖的制备与性能[J].耐火材料,2023,57(2):139-144.
[6] CHEN J F,LI N,WEI Y W,et al.Influence of carbon sources on nitriding process,microstructures and mechanical properties of Si₃N₄ bonded SiC refractories[J].Journal of the European Ceramic Society,2017,37(4):1821-1829.
[7] CHEN J F,LI N,WEI Y W,et al.Synthesis of Si₃N₄/SiC reaction-bonded SiC refractories:The effects of Si/C molar ratio on microstructure and properties[J].Ceramics International,2017,43(18):16518-16524.
[8] 聂建华,姜晟,文晋,等.二氧化硅源对氮化反应合成氧氮化硅的影响[J].陶瓷学报,2017,38(6):826-830.
[9] 魏建修,邵荣丹,何见林.添加高纯SiO₂微粉对Al₂O₃-SiC-C质铁沟浇注料性能的影响[J].耐火材料,2019,53(5):376-379.
[10] 田学坤,丁达飞,张佩雄,等.引入不同粒度红柱石对Al₂O₃-SiC-C浇注料性能的影响[J].耐火材料,2018,52(6):422-425.
[11] 张创,宋仪杰.氮化硅陶瓷的研究与应用进展[J].中国陶瓷工业,2021,28(3):40-47.
[12] 王幼文,江仲华,葛曼珍,等.热压氮化硅β相晶体生长界面结构及生长机制研究[J].硅酸盐学报,1993,21(5):393-398.
[13] 谢志鹏.结构陶瓷[M].北京:清华大学出版社,2011.
[14] 郑乃章,苗立峰,孙加林,等.氧化烧结Si₃N₄-SiC复合材料的性能研究[J].耐火材料,2008,42(3):184-189.
[15] CHEN J F,WU Z H,LI B,et al.Influence of Cr₂AlC on the thermal shock and corrosion resistance of low carbon Al₂O₃-C refractory[J].Journal of the European Ceramic Society,2024,44(13):7943-7952.
[16] 李斌,陈俊红,高梅,等.新型氮化硅质耐火材料的制备与性能分析[J].耐火材料,2016,50(4):288-290.
[17] 顾华志,吕春燕,汪厚植,等.原位生成Sialon增强Al₂O₃-SiC-C铁沟浇注料的力学性能[J].耐火材料,2004,38(3):160-164.
[18] 张海军,刘占杰,钟香崇.煤矸石还原氮化合成O’-Sialon及热力学研究[J].无机材料学报,2004,19(5):1129-1137.

Si₃N₄/Si₂N₂O复相粉体对Al₂O₃-SiC-C浇注料性能的影响

Effect of Si₃N₄/Si₂N₂O multiphase powder on properties of Al₂O₃-SiC-C castables

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[1]	薛海涛, 刘星宇, 陈定, 顾华志, 李少飞黄奥, 付绿平, 伍书军. Y₂Si₂O₇增强SiC质耐火材料抗高温水蒸气腐蚀性能研究[J]. 耐火材料, 2025, 59(1): 8-12.
[2]	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.
[3]	刘中飞, 吴锋, 梁效诚, 孙家朐, 裴宇航, 罗旭东, 袁其琛. MgO-ZrO₂-MgAl₂O₄质耐火材料性能的研究[J]. 耐火材料, 2025, 59(1): 25-30.
[4]	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.
[5]	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.
[6]	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.
[7]	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.
[8]	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.
[9]	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.
[10]	梁效诚, 冯雨, 刘中飞, 罗旭东, 黄敏, 吴锋. 预合成CaZrO₃对镁锆质耐火材料性能的影响[J]. 耐火材料, 2024, 58(3): 213-217.
[11]	何维祥, 罗明, 何亮, 柯极峰. 高精炼比模式下钢包渣线镁碳砖的研制及应用[J]. 耐火材料, 2024, 58(3): 234-237.
[12]	鞠茂奇, 马骁一, 程水明, 夏昌勇, 魏建修, 张晓存, 单江博, 高东升. 用后铁沟料加入量对Al₂O₃-SiC-C质浇注料性能的影响[J]. 耐火材料, 2024, 58(3): 238-241.
[13]	孟红涛, 马龙斌, 刘鑫. 预氧化对焦炉用氮化物结合碳化硅材料抗氧化性的影响[J]. 耐火材料, 2024, 58(3): 242-245.
[14]	刘中飞, 冯雨, 梁效诚, 罗旭东, 李广伟, 吴锋. 预合成镁锆砂和煅烧温度对镁锆质材料性能的影响[J]. 耐火材料, 2024, 58(2): 110-115.
[15]	夏玉婷, 杨文博, 饶羽彤, 聂锐杉, 姚远. 轻质高强莫来石浇注料的组分优化和性能增强[J]. 耐火材料, 2024, 58(1): 72-75.