热处理温度对SiC-MgAl2O4-Al复合材料性能的影响

doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2023.05.004

耐火材料 ›› 2023, Vol. 57 ›› Issue (5): 390-396.DOI: 10.3969/j.issn.1001-1935.2023.05.004

热处理温度对SiC-MgAl₂O₄-Al复合材料性能的影响

孙红刚, 李红霞, 司瑶晨, 杜一昊, 赵世贤, 尚心莲, 夏淼

中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司先进耐火材料国家重点实验室河南洛阳 471039

收稿日期:2023-07-11 出版日期:2023-10-15 发布日期:2023-10-26
作者简介:孙红刚:男,1979年生,博士,正高级工程师。E-mail:sunhonggang@hotmail.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(U21A2059、52072346)。

Effect of heat treatment temperature on properties of SiC-MgAl₂O₄-Al composites

Sun Honggang, Li Hongxia, Si Yaochen, Du Yihao, Zhao Shixian, Shang Xinlian, Xia Miao

First author's address: State Key Laboratory of Advanced Refractories,Sinosteel Luoyang Institute of Refractories Research Co.,Ltd.,Luoyang 471039,Henan,China

Received:2023-07-11 Online:2023-10-15 Published:2023-10-26

摘要/Abstract

摘要： 为提高煤气化炉用碳化硅-尖晶石复合材料的力学性能,以SiC颗粒(≤2.5 mm)、尖晶石细粉(≤90 μm)、α-Al₂O₃微粉(d₅₀≈5 μm)和金属Al粉(≤74 μm)为主要原料,在氮气气氛中进行热处理,制备了SiC-MgAl₂O₄-Al复合材料。分析了200~1 600 ℃不同热处理温度对复合材料显微结构、物相组成和力学性能的影响。结果表明:1)当热处理温度大于1 000 ℃时,复合材料中的Al开始逐渐反应生成Al-O-C-N晶须,可显著提升材料的力学性能。2)常温和热态抗折强度随着复合材料内Al-O-C-N晶须含量的增多和尺寸的增大而提高。通过调整热处理温度可调控材料内Al-O-C-N晶须的物相组成、含量和形貌等,从而实现对复合材料物相组成与显微结构的调控,提升材料的力学性能。

关键词: 碳化硅-尖晶石复合材料, 金属Al, 显微结构, 热态抗折强度, 热处理温度

Abstract: In order to improve the mechanical properties of SiC-MgAl₂O₄ composites for coal gasifiers,SiC-MgAl₂O₄-Al composites were prepared by heat treatment in the nitrogen atmosphere using SiC particles (≤ 2.5 mm),MgAl₂O₄ fine powder (≤90 μm),α-Al₂O₃ micro-powder(d₅₀≈5 μm) and aluminum powder (≤74 μm) as the main raw materials.The effects of different heat treatment temperatures from 200 ℃ to 1 600 ℃ on the microstructure,phase composition and mechanical properties of the composites were analyzed.The results show that:(1)when the heat treatment temperature is higher than 1 000 ℃,Al in the composites gradually forms Al-O-C-N whiskers,which can significantly improve the mechanical properties of the composites;(2)the cold and hot modulus of rupture increases with the increasing content and size of Al-O-C-N whiskers in the composites.The phase composition,content,and morphology of the Al-O-C-N whiskers can be controlled by adjusting the heat treatment temperature,thereby achieving the control of the phase composition and microstructure,and improving the mechanical properties of the composites.

Key words: SiC-MgAl₂O₄ composites, aluminum, microstructure, hot modulus of rupture, heat treatment temperature

中图分类号:

TQ175

孙红刚, 李红霞, 司瑶晨, 杜一昊, 赵世贤, 尚心莲, 夏淼. 热处理温度对SiC-MgAl₂O₄-Al复合材料性能的影响[J]. 耐火材料, 2023, 57(5): 390-396.

Sun Honggang, Li Hongxia, Si Yaochen, Du Yihao, Zhao Shixian, Shang Xinlian, Xia Miao. Effect of heat treatment temperature on properties of SiC-MgAl₂O₄-Al composites[J]. Refractories, 2023, 57(5): 390-396.

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Effect of heat treatment temperature on properties of SiC-MgAl₂O₄-Al composites

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