朱伯铨，李享成，陈平安，魏国平，王轩

2017, (3): 161-171. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2017.03.001

含碳耐火材料在高温下会发生酚醛树脂结合剂炭化和氧化物的还原反应，从而生成含碳气相或亚稳态氧化物气相，通过高温原位催化技术，可有效实现这些气相成分沉积生长，促进一维或二维结合相的原位生成，从而显著改善含碳耐火材料特别是低碳材料的强度和韧性。研究发现：1）酚醛树脂在高温下可形成碳纳米管结构，其氧化峰值温度可从506 ℃提高到664.6 ℃；2）MgO-C耐火材料中可原位形成一维MgO晶须或晶须，其常温抗折强度、常温耐压强度、断裂位移量和经1 100 ℃水冷热震循环2次后残余耐压强度分别提高66%、47%、13%和26%；3）Al₂O₃-C耐火材料中可原位形成二维片状β-SiAlON阵列结构，二维阵列结合相的生成，可将材料强度提高60%以上，1 100 ℃水冷热震循环2次热震后残余耐压强度仅降低约4.5 MPa。可见，含碳耐火材料中一维或二维结合相的高温原位生成，可显著改善含碳耐火材料的综合热物理性能，是耐火材料低碳化增强和增韧的发展方向。

重烧气氛对水泥窑用镁铁铝尖晶石砖性能的影响

马淑龙，王治峰，马飞，朱凌云，张积礼，高长贺

2017, (3): 172-176. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2017.03.002

摘要 ( ) PDF (1952KB)( )

为了研究共处置水泥窑常用的高铁镁砂-镁铝尖晶石砖和方镁石-铁铝尖晶石砖在使用过程中气氛波动下的稳定性，分别在氧化气氛（空气）及埋炭还原气氛下，将高铁镁砂-镁铝尖晶石砖、方镁石-铁铝尖晶石砖分别置于电炉1 450 ℃保温4 h条件下进5次重烧试验，然后对不同重烧次数下高铁镁砂-镁铝尖晶石砖、方镁石-铁铝尖晶石砖的显气孔率、体积密度、物相组成和显微结构进行对比分析，进而评判两种砖抗气氛波动的稳定性。结果发现：高铁镁砂-镁铝尖晶石砖经氧化和还原气氛重烧后的显气孔率、体积密度、物相组成和显微结构无明显变化；而方镁石-铁铝尖晶石砖重烧过程中则有大量新相生成，导致显微结构破坏严重，显气孔率和体积密度随着重烧次数增加有较大变化，特别是还原气氛下尤为严重。可见，高铁镁砂-镁铝尖晶石砖抗气氛波动性能要优于方镁石-铁铝尖晶石砖的。

原料配比对聚合物模板法制备SiC-Al2O3多孔陶瓷性能的影响

马北越，赵彦孛，李东旭，宋忠义

2017, (3): 177-180. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2017.03.003

摘要 ( ) PDF (1276KB)( )

为制备出性能优异、价格合理的多孔陶瓷，以工业碳化硅粉和电熔白刚玉粉为主要原料，采用聚合物模板法在1 450 ℃烧结2 h制备了SiC-Al₂O₃多孔陶瓷，主要研究了碳化硅粉与电熔白刚玉粉的质量比（分别为1∶3、1∶1和3∶1)对多孔陶瓷的外观形貌、物相组成、烧结性能和抗热震性能的影响。结果表明：以工业碳化硅粉和电熔白刚玉粉为主要原料，采用聚合物模板法在1 450 ℃保温2 h可制备出孔分布较均匀，烧后线收缩率、显气孔率和体积密度分别为4.70%、67.17%和0.83 g·cm^-3，抗热震循环次数达24次（空冷15次，水冷9次）的SiC-Al₂O₃多孔陶瓷；其主要物相为α-Al₂O₃和Al₆Si₂O₁₃，还含有少量SiC相和游离SiO₂相。当m(碳化硅)∶m(白刚玉)=1∶1时，多孔陶瓷的综合性能较优。

氮化保温时间对原位合成AlON结合MgAl2O4-C耐火材料的影响

宋云飞，王少华，邓承继，祝洪喜

2017, (3): 181-185. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2017.03.004

摘要 ( ) PDF (2246KB)( )

为了确定制备AlON结合MgAl₂O₄-C耐火材料的最佳保温时间，以电熔尖晶石、Si粉和鳞片石墨为主要原料，纸浆废液为成型结合剂，在氮气气氛下1 550 ℃分别保温1、2、3和4 h制备了AlON结合MgAl₂O₄-C材料，研究了不同保温时间下试样的物相组成、显微结构及性能。结果表明：保温时间对试样中的物相组成无明显影响，主要有MgAl₂O₄相、AlON相、石墨相、AlN相和SiC相；当保温时间增加到3 h时，AlON的晶体形貌呈现出表面光滑且较为完整的晶体形貌，厚度也相应增加，在试样内部与尖晶石形成化学结合，此时试样的常温和高温强度最高；保温时间为3 h的试样热震后的强度保持率也最高，且在AlON晶粒周围有少量棒状和晶须状的AlN，在试样内部形成了交织的网状结构。

盐酸处理对工业氧化铝煅烧过程中相变的影响

陈若愚，李远兵，黄凯，赵义，李淑静，刘芳

2017, (3): 186-190. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2017.03.005

摘要 ( ) PDF (1366KB)( )

为研究盐酸溶液处理对工业氧化铝煅烧过程中氧化铝相变的影响，采用pH分别为1、3和5的盐酸溶液处理细磨后的工业氧化铝，再将酸处理后的工业氧化铝分别在700、900、1 000和1 100 ℃下保温3 h煅烧，然后采用XRD和SEM对煅烧后试样的α相转化率、晶粒尺寸和显微结构进行表征。结果表明：随着盐酸溶液pH值的降低，煅烧后试样中氧化铝的α相转化率逐渐增大，晶粒尺寸逐渐增大；当盐酸溶液的pH=1，于1 100 ℃煅烧时，能全部完成氧化铝的α相变，试样中α-Al₂O₃的晶粒尺寸为91 nm，有片状和蠕虫状结构产生，且团聚体数量较少。可见，工业氧化铝经过盐酸处理后，可以促进其在煅烧过程中的氧化铝α相变，改变晶粒尺寸，降低团聚体颗粒。

SiC加入量及烧成气氛对MgO-MgAl2O4质耐火材料性能的影响

丁雄风，赵惠忠，张寒，余俊，赵鹏达

2017, (3): 191-195. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2017.03.006

摘要 ( ) PDF (1766KB)( )

为改善炭素焙烧炉火道墙的导热性能，以高纯镁砂（5~2、≤2和≤0.088 mm）和合成镁铝尖晶石（≤1 mm）为原料，SiC粉(≤0.088 mm)为添加剂，热固性酚醛树脂为结合剂，经配料、成型、烘干、1 500 ℃热处理3 h后，制备了MgO-MgAl₂O₄质耐火材料试样，并分别研究了SiC粉的加入量（质量分数分别为0、1%、2%、3%和4%）和烧成气氛（空气气氛或埋炭气氛）对MgO-MgAl₂O₄质耐火材料性能和显微结构的影响。结果表明：当SiC加入量为3%（w）时，经空气气氛烧后试样综合性能最好；当SiC加入量为4%（w）时，经空气气氛烧后试样的中心部位SiC氧化成SiO气体，形成边缘致密而中心疏松的蓄热体结构，热导率急剧下降；加入SiC后经埋炭烧后试样，由于SiC被氧化成SiO气体，导致试样孔隙率增加，试样的强度及热导率有所下降。

自蔓延高温合成WSi2-MoSi2复合粉体的制备、组成与形貌分析

袁浩田，黄文江，周颖，马成良，王帅旗

2017, (3): 196-199. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2017.03.007

摘要 ( ) PDF (1737KB)( )

为了研究金属W加入量对自蔓延合成WSi₂-MoSi₂复合粉体组成和形貌的影响，以d₅₀分别为5.67 μm的Si粉、3.15 μm的Mo粉和2.13 μm的W粉为原料，按照化学式(Mo_1-xW_x)Si₂中W的物质的量分数分别为10%、20%、30%和40%，采用自蔓延高温合成方法制备了不同W含量的WSi₂-MoSi₂复合粉末，并利用X射线衍射仪和扫描电镜对合成产物进行了相组成和产物形貌分析。结果表明:W粉的添加会降低反应的绝热温度。通过对产物最强的衍射峰进行分峰拟合，证实在本试验中MoSi₂和WSi₂是以两个单相的形式存在；WSi₂-MoSi₂复合粉末形貌呈近球形颗粒的聚集状态，并随着W加入量的增加，合成产物的颗粒尺寸有变小的趋势。

舰船增压锅炉耐火砖衬热动态响应数值仿真分析

袁虎，杨自春，宋文章

2017, (3): 200-204. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2017.03.008

摘要 ( ) PDF (1833KB)( )

为方便研究舰船增压锅炉裂纹产生的机制，提高设备运行效率和操作管理的安全性，ABAQUS三维实体建模，对耐火砖衬的热动态响应进行了仿真，并对其温度场和应力场的变化进行了数值分析。结果表明：舰船在频繁变速过程中，由于增压锅炉炉膛负荷突变、温度骤然升降，极易导致耐火砖表面出现裂纹，甚至造成裂纹失稳扩展。因此，在舰船运行过程中，应尽量避免紧急启停和频繁变速换向。

红柱石加入量对均化矾土基Al2O3-SiC-C浇注料性能的影响

张婷，韩兵强，杨威，何思梦，李楠

2017, (3): 205-208. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2017.03.009

摘要 ( ) PDF (1673KB)( )

为了减小均化矾土基Al₂O₃-SiC-C浇注料在高温使用过程中的收缩，以均化矾土、红柱石、碳化硅、白刚玉细粉、α-Al₂O₃微粉、SiO₂微粉、硅粉、球状沥青、金属铝粉、Secar 71水泥等为原料制备了均化矾土基Al₂O₃-SiC-C浇注料，研究了红柱石加入量（质量分数分别为0、3%、5%、7%、9%）对均化矾土基Al₂O₃-SiC-C浇注料常温物理性能、抗热震性和抗渣侵蚀性的影响。结果表明：1）当红柱石加入量为5%~7%（w）时，可改善均化矾土基Al₂O₃-SiC-C浇注料的体积稳定性，并增加其烧后常温强度；2）加入5%（w）的红柱石，可以改善试样的抗热震性和抗渣侵蚀性。

Si粉加入量对氮化反应制备Si3N4结合MgO-C材料的影响

刘建鹏，邓承继，祝洪喜，丁军，余超，彭耐

2017, (3): 209-211. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2017.03.010

摘要 ( ) PDF (1319KB)( )

为了提高MgO-C材料的使用性能，试验以电熔镁砂(3~1和≤1 mm)、单质Si粉(≤0.074 mm)和鳞片石墨(≤0.074 mm)为主要原料，木质磺酸钙溶液为结合剂，在氮气气氛下分别于1350 ℃保温2 h后再于 1500 ℃保温3 h制备Si₃N₄结合的MgO-C材料。研究了Si粉加入质量分数分别为16%、18%、20%、22%、24%时材料的物理性能、物相组成和显微结构的影响。结果表明：当Si粉加入量 (w)为16%时，试样具有最优的显气孔率、体积密度和耐压强度，此时试样中生成的物相有β-Si₃N₄、α-Si₃N₄和SiC，与其他试样相比，该试样中β-Si₃N₄的晶粒尺寸最小。另外，除Si粉加入量(w)在22%和24%时有少量MgSiN₂相生成外，Si粉不同加入量的试样氮化后生成的物相无明显变化，主要有β-Si₃N₄、α-Si₃N₄和少量SiC相。试样中原位生成的β-Si₃N₄相主要呈短柱状。

烧成温度和气氛对Al2O3-Cr2O3材料显微结构的影响

杜一昊，孙红刚，李鹏涛

2017, (3): 212-215. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2017.03.011

摘要 ( ) PDF (2706KB)( )

为探讨烧成气氛和温度对低铬Al₂O₃-Cr₂O₃耐火材料烧成性能的影响，以w（Cr₂O₃）≤20%的Al₂O₃-Cr₂O₃耐火材料纯基质为研究对象，将质量分数为50%的电熔Al₂O₃细粉、10%的电熔Cr₂O₃细粉、10%的电熔Cr₂O₃微粉和30%的烧结α-Al₂O₃微粉，外加3%（w）的PVA水溶液为结合剂配料后压制成圆柱试样，然后分别在空气气氛或埋炭气氛中于1 450、1 550和1 650 ℃保温3 h烧成，并研究烧成温度和气氛对烧后试样显气孔率、体积密度和显微结构的影响。结果表明：随着烧成温度的升高，试样的显气孔率下降，体积密度升高。显微结构分析发现，无论是空气气氛还是埋炭气氛，随着温度的升高，铝铬固溶体晶粒逐步发育长大，形成连续多孔的网络骨架结构；空气气氛下Cr³⁺更易迁移扩散，固溶反应较为充分，烧成试样形成的铝铬固溶体晶粒更为粗大、结构连续性好。因而，空气气氛下1 650 ℃烧成更有利于改善Al₂O₃-Cr₂O₃材料的性能。

不同添加剂加入量对Al2O3-SiC-C砖性能影响

孙晓婷,田琳,陈树江,李国华,王娇,余凯强

2017, (3): 216-218. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2017.03.012

摘要 ( ) PDF (1330KB)( )

为进一步提高Al₂O₃-SiC-C砖的性能，以≤5 mm的均化矾土料、≤5 mm的板状刚玉、≤1 mm的碳化硅、0.044 mm的α-Al2O3微粉和≤0.154 mm的石墨等为原料，以酚醛树脂为结合剂制备了Al₂O₃-SiC-C不烧砖。研究了电熔镁砂粉、叶蜡石粉或红柱石粉的加入量（w）皆分别为1%、2%和3%时对试样各项性能的影响，并采用国标对 220 ℃保温24 h后试样的各项性能进行检测。结果表明：在Al₂O₃-SiC-C砖中添加少量电熔镁砂粉、红柱石粉、叶蜡石粉可提高试样的高温抗折强度和抗热震性能，加入1%（w）电熔镁砂粉的试样高温抗折强度最大，加入1%（w）红柱石粉的试样抗热震性最好；添加1%（w）电熔镁砂粉可减少熔渣对均化矾土的侵蚀，明显提高试样的抗渣侵蚀性能。综合考虑，加入1%（w）电熔镁砂粉的试样性能最佳。

ZrB2加入量对ASC铁沟浇注料性能的影响

姜乐,张连进, 于凌月, 陈永强,王义龙, 涂军波

2017, (3): 219-221. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2017.03.013

摘要 ( ) PDF (1769KB)( )

为了获得具有更好抗氧化性能的ASC铁沟浇注料，以60%（w）的刚玉、24% （w）的SiC、7%（w）的SiC细粉+白刚玉粉+α-Al₂O₃微粉、3%（w）的Secar71和6%（w）的金属硅+硅灰制备了ASC铁沟浇注料，研究了ZrB₂外加量（加入质量分数分别为0、1%、2%、3%和4%）对浇注料性能的影响。结果表明：随着ZrB₂外加量的逐渐增加，试样经110 ℃烘干24 h后的体积密度和显气孔率逐渐变大，强度逐渐减小；试样经1 100 ℃保温3 h和1 500 ℃保温3 h处理后的体积密度先减小后增大，显气孔率先增大后减小，强度逐渐增大，线变化率均为正值，且逐渐增大，抗氧化性能逐渐增强。从综合性能看，ZrB₂的最佳加入量为2%（w）。

调质剂和喷吹高度对高炉渣制备矿渣棉的影响

段斌文, 方胜,崔晓军

2017, (3): 222-224. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2017.03.014

摘要 ( ) PDF (1273KB)( )

为了无害化、高附加值地利用高炉渣，分别以单一的高炉渣、添加12%（w）硅砂的高炉渣和添加13%（w）黏土砖废料的高炉渣为原料，采用喷吹法分别在距熔渣流出口600、700、800、900、1 000、1 100和1 200 mm的位置（喷吹高度）对流出熔渣进行喷吹，制成矿渣棉，然后检测矿渣棉的纤维直径、渣球含量、加热永久线变化和热导率，并观察其显微结构。结果表明：1）采用硅砂或黏土砖废料作为调质剂时，适合成纤的喷吹高度为600~1 000 mm；以600~1 000 mm的喷吹高度制得的矿渣棉的纤维直径为2.0~2.2 µm，渣球含量为15%~25%（w）。2）未添加调质剂时，采用不同喷吹高度均得不到直径均匀且渣球含量较低的纤维；以600~1000 mm的喷吹高度制得的矿渣棉的纤维直径为1.7~2.0 µm，比添加调质剂时的小；渣球含量为24%~30%（w），比添加调质剂时的大。3）3种矿渣棉在700 ℃加热24 h后的线收缩率均＜1%，热导率均≤0.05 W•m^-1•K^-1，可以安全使用于700 ℃以下的场合；3种矿渣棉的纤维形态都比较完整，表面光滑，无明显缺陷。

全自动空气急冷法抗热震性试验机的研制与应用

刘祎冉,宋艳艳, 谭丽华, 李晓睿, 闫党辉 , 李永刚

2017, (3): 225-226. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2017.03.015

摘要 ( ) PDF (1315KB)( )

为解决常规空气急冷法抗热震性试验机自动化程度低、试验环境恶劣、人为干预过频、结果可信度低等不足，研制了一种多试样、全自动的耐火材料空气急冷法抗热震性试验机。通过对试样承载和移动装置、应力加载装置的全新设计，实现了试样加热、急冷和三点弯曲应力试验的全自动控制。在相同的试验条件下，采用不同种类的同批次耐火材料在常规设备和全自动试验设备上进行了对比试验发现，全自动试验设备的测试过程简单、快捷，测试结果准确，而且大大改善了操作条件。

SiC复相多孔陶瓷的研究进展

韩磊，邓先功,王军凯,梁峰, 张海军

2017, (3): 227-234. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2017.03.016

摘要 ( ) PDF (901KB)( )

综述了近年来SiC多孔复相陶瓷的最新研究成果，着重总结了氧化物（SiO₂、莫来石、堇青石）和非氧化物（SiC、Si₃N₄、SiOC）为结合相的SiC多孔复相陶瓷的研究进展，并对今后SiC多孔复相陶瓷的研究方向和重点进行了展望。

低碳Al2O3-C耐火材料研究的新进展

马世春,韩俊华

2017, (3): 235-240. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2017.03.017

摘要 ( ) PDF (871KB)( )

介绍了近年来国内外低碳Al₂O₃-C耐火材料的研究现状。主要包括：碳源（纳米炭黑、纳米碳管、膨胀石墨、超细微晶石墨）的选用，防氧化剂（Al-Si复合粉、Al-Zn复合粉、硼化物）的优化，氧化物粉体的添加以及催化剂的改性等，均对低碳Al₂O₃-C耐火材料的性能改善起到一定的作用。

本期目录