β-SiAlON含量对SiAlON结合刚玉材料性能的影响

doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2021.05.017

耐火材料 ›› 2021, Vol. 55 ›› Issue (5): 452-455.DOI: 10.3969/j.issn.1001-1935.2021.05.017

β-SiAlON含量对SiAlON结合刚玉材料性能的影响

刘晨晖(), 张宇翠, 贾全利(), 叶方保, 钟香崇

郑州大学材料科学与工程学院河南省高温功能材料重点实验室河南郑州 450052

收稿日期:2021-07-25 出版日期:2021-10-15 发布日期:2021-10-25
通讯作者: 贾全利,男,1972年生,博士,教授。E-mail: jiaquanli@zzu.edu.cn
作者简介:刘晨晖:男,2000年生,本科生。E-mail: liuchenhui@stu.zzu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(51872266);河南省自然科学基金资助项目(202300410473);郑州大学卓越工程师培养计划2.0资助项目(2021ZZUZY07)

Effect of β-SiAlON content on properties of SiAlON bonded corundum materials

Liu Chenhui(), Zhang Yucui, Jia Quanli(), Ye Fangbao, Zhong Xiangchong

Henan Key laboratory of High Temperature Functional Ceramics,School of Materials Science and Engineering,Zhengzhou University,Zhengzhou 450052,Henan,China

Received:2021-07-25 Online:2021-10-15 Published:2021-10-25
Contact: Jia Quanli

摘要/Abstract

摘要：

以板状刚玉为骨料,以电熔白刚玉粉、Si粉、Al粉和α-Al₂O₃微粉为基质料,经1 500 ℃保温3 h氮化烧成制备SiAlON结合刚玉材料,并通过调整Si粉和Al粉的加入量设计了β-SiAlON理论生成量(w)分别为10%、20%和30%的三种试样。采用XRD分析试样的物相组成,检测试样的致密度、强度、抗氧化性、抗热震性、抗渣侵蚀性和抗脱硫剂侵蚀性。结果表明:1)所制备的SiAlON结合刚玉材料由刚玉和β-SiAlON组成,其β-SiAlON含量与设计生成量基本吻合。2)随着β-SiAlON含量的增加,SiAlON结合刚玉材料的显气孔率逐渐减小,高温抗折强度、抗氧化性、抗热震性、抗渣侵蚀性和抗脱硫剂侵蚀性均明显提高。

关键词: SiAlON, 刚玉, 铁水预处理, 鱼雷罐, 抗热震性

Abstract:

SiAlON bonded corundum materials were prepared using tabular corundum as the aggregatesand white fused corundum powder,Si powder,Al powder,and ultrafine alumina as the matrix,and nitridationfiring at 1 500 ℃ for 3 h.Three samples with the theoretical β-SiAlON generation amount of 10%,20% and 30%,by mass,respectively were designed,through adjusting the additions of Si and Al powders.The phase composition of the samples was analyzed by XRD.The density,the strength,the oxidation resistance,the thermal shock resistance,the slag corrosion resistance and the desulfurizer corrosion resistance of the samples were tested.The results show that:(1)the prepared materials are composed of corundum and β-SiAlON,and the β-SiAlON contentsare basically consistent with the designed ones;(2)with the increase of the β-SiAlON content,the apparent porosity of the as-prepared samples decreases,and the hot modulus of rupture,the oxidation resistance,the thermal shock resistance,the slag corrosion resistance and the desulfurizer corrosion resistance are significantly improved.

Key words: SiAlON, corundum, hot metal pretreatment, torpedo car, thermal shock resistance

中图分类号:

TQ175.73

刘晨晖, 张宇翠, 贾全利, 叶方保, 钟香崇. β-SiAlON含量对SiAlON结合刚玉材料性能的影响[J]. 耐火材料, 2021, 55(5): 452-455.

Liu Chenhui, Zhang Yucui, Jia Quanli, Ye Fangbao, Zhong Xiangchong. Effect of β-SiAlON content on properties of SiAlON bonded corundum materials[J]. Refractories, 2021, 55(5): 452-455.

图/表 8

参考文献 8

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原料	w/%
原料	AS10	AS20	AS30
板状刚玉颗粒	65	65	65
电熔白刚玉粉	25.4	20.8	16.2
α-Al₂O₃微粉	5	5	5
Si粉	4.0	7.9	11.9
Al粉	0.6	1.3	1.9

原料	w/%
原料	AS10	AS20	AS30
板状刚玉颗粒	65	65	65
电熔白刚玉粉	25.4	20.8	16.2
α-Al₂O₃微粉	5	5	5
Si粉	4.0	7.9	11.9
Al粉	0.6	1.3	1.9

侵蚀剂	w/%
侵蚀剂	CaO	Al₂O₃	Fe₂O₃	TiO₂	SiO₂	K₂O	Na₂O	CaF₂
渣	14.56	11.78	43.65	2.00	23.05	0.08	0.19	0.18
脱硫剂	89.00		3.50		0.94			6.10

侵蚀剂	w/%
侵蚀剂	CaO	Al₂O₃	Fe₂O₃	TiO₂	SiO₂	K₂O	Na₂O	CaF₂
渣	14.56	11.78	43.65	2.00	23.05	0.08	0.19	0.18
脱硫剂	89.00		3.50		0.94			6.10

项目	试样AS10	试样AS20	试样AS30
线变化率/%	-0.05	0.17	0.40
体积密度/(g·cm^-3)	3.03	3.02	3.01
显气孔率/%	19.1	17.9	16.8
常温抗折强度/MPa	18.2	18.3	18.4
高温抗折强度/MPa	8.6	14.9	18.2

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Effect of β-SiAlON content on properties of SiAlON bonded corundum materials

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