孙孟勇, 曲俊峰, 李国斌, 王雯龙, 孙淑丽, 冯莹

2026, (2): 93-97. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.02.001

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为了揭示SiC陶瓷的动态损伤机制,以SiC粉、B₄C粉、炭粉为原料,以Si粉为熔渗剂,采用反应熔融渗透法制备了SiC陶瓷,主要研究了材料的物相组成、显微形貌和抗冲击性能,并对其动态行为进行了分析。结果表明:制备的SiC陶瓷残余硅含量为14.3%~15%(φ),物相包括SiC、B₁₂(C,Si,B)₃及Si,材料的弯曲强度为340 MPa,断裂韧性为4.6 MPa·m^1/2,维氏硬度达20.5 GPa;陶瓷表现出显著的单峰应变率强化效应,真应力最大值为1 950 MPa时,裂纹沿冲击加载方向优先扩展,损伤累积至临界点后材料发生雪崩式粉碎。

六铝酸钙-镁铝尖晶石复相材料的制备及性能研究

刘兴颜, 陈平安, 乔梦珂, 陈浮, 吴江, 李享成

2026, (2): 98-102. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.02.002

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为解决六铝酸钙-镁铝尖晶石复相材料烧结温度高、力学强度低的瓶颈问题,以六铝酸钙(CA₆)粉、镁铝尖晶石(MA)粉和ρ-Al₂O₃粉为原料,经1 600 ℃保温5 h热处理制备CA₆-MA复相材料。研究MA粉的添加量(固定CA₆粉+MA粉总质量分数为100%,MA粉的质量分数分别为10%、30%、50%、100%)和ρ-Al₂O₃粉添加量(CA₆粉+MA粉总质量的10%、50%、70%、100%、150%、200%)对该材料显微结构和性能的影响。结果表明:提高MA粉的添加量有助于提高材料的致密化程度,提高ρ-Al₂O₃粉的添加量可以提高材料的致密度和力学强度,当MA粉的添加量为50%(w)、ρ-Al₂O₃粉的添加量为150%(w)时,试样的综合性能最佳,体积密度为2.80 g·cm^-3,显气孔率为26.7%,线收缩率为18.4%,常温抗折强度为 72.5 MPa,常温耐压强度为510 MPa。

α-Al₂O₃微粉加入量对镁质坩埚材料结构与性能的影响

张文坷, 李素平, 晋一, 何思瑶, 马成良, 刘新红, 冯润堂, 田晓利, 刘百宽

2026, (2): 103-107. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.02.003

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为改善镁质坩埚材料的性能,以电熔镁砂和α-Al₂O₃微粉为主要原料,六水氯化镁为结合剂,制备了镁质坩埚材料,研究了α-Al₂O₃微粉加入量(加入质量分数分别为0、2%、3%、5%和7%)对镁质坩埚材料的物相组成、常温物理性能、高温抗折强度、抗热震性和显微结构的影响。结果表明:少量α-Al₂O₃微粉的加入与氧化镁形成有限置换型固溶体,引起晶格畸变,提高颗粒间的紧密结合程度,促进试样的烧结;达到固溶极限后,氧化铝与氧化镁原位生成镁铝尖晶石,反应伴随体积膨胀。当α-Al₂O₃微粉加入量为2%(w)时,其促烧结作用大于生成镁铝尖晶石引起的膨胀作用,试样的常温抗折强度、耐压强度及 1 400 ℃的高温抗折强度最大,分别为24.9、85.1和2.3 MPa,试样经1次和3次风冷后的常温抗折强度最大,分别为12.4和8.3 MPa。

致密方镁石-镁橄榄石复合骨料的制备及性能研究

苑小舟, 曹瑞琦, 马北越, 吕才文, 杨欣

2026, (2): 108-112. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.02.004

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为了开发一种用于中间包内衬耐火浇注料的新型耐火骨料,同时缓解工业固废材料对环境、社会和经济产生的压力,以电熔氧化镁粉和硅切割废料为主要原料,液体酚醛树脂作为结合剂,采用高温固相烧结法制备方镁石-镁橄榄石复合骨料,研究了煅烧温度(分别为1 400、1 500和1 600 ℃)对试样性能的影响。结果表明:1)随着煅烧温度的不断升高,试样中的MgO(方镁石)和Mg₂SiO₄(镁橄榄石)的峰强均增强,镁橄榄石晶粒不断生长,且其与方镁石晶粒之间形成紧密的界面连接,这种微观结构的演化有效推动了试样整体的均匀致密化进程;试样的显气孔率逐渐下降,体积密度逐渐上升,线收缩率和体积收缩率以及常温耐压强度均呈现上升趋势。2)当煅烧温度为1 600 ℃时,试样的综合性能最佳,其显气孔率为3.3%,体积密度为3.02 g·cm^-3,线收缩率为 9.7%,体积收缩率为23.0%,常温耐压强度为178 MPa,热震后的耐压强度保持率为115%。

电熔氧化镁低硅废料对镁质浇注料性能的影响

杨欣, 曹瑞琦, 马北越, 苑小舟, 杨欢

2026, (2): 113-117. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.02.005

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为提高电熔氧化镁低硅废料的利用率,以电熔镁砂、烧结镁砂、电熔氧化镁低硅废料为主要原料,用同等粒度的电熔氧化镁低硅废料(≤75 μm)替代烧结镁砂制备了镁质浇注料。研究了不同电熔氧化镁低硅废料替代量(替代的质量分数分别为0、5%、10%、15%)对镁质浇注料物理性能及抗热震性能的影响,并结合显微结构和物相组成变化,分析了电熔氧化镁低硅废料替代量对浇注料性能的影响机制。结果表明:1)经1 550 ℃热处理后,随着电熔氧化镁低硅废料替代量的增加,浇注料的线收缩率逐渐降低,体积密度显著提高,同时显气孔率呈现明显下降趋势,常温耐压强度和热震试验后的抗折强度保持率呈现先升高后降低的变化趋势。2)电熔氧化镁低硅废料替代量为10%(w)时,镁质浇注料表现出较佳的综合性能。

高碳铬铁渣加入量对高铝耐磨浇注料结构与性能的影响

张军, 余海丽, 张三华, 曹壮, 周慧君, 张志华

2026, (2): 118-123. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.02.006

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为了探究高碳铬铁渣作为耐火原料应用到高铝耐磨浇注料的可行性,以高碳铬铁渣、高铝矾土、活性氧化铝微粉、SiO₂微粉、纯铝酸钙水泥为主要原料,制备了高铝耐磨浇注料。研究了在不同热处理温度(110、800、1 000、1 200 ℃)下,高碳铬铁渣加入量(质量分数分别为0、20%、40%、60%、80%)对高铝耐磨浇注料结构与性能的影响。结果表明:随着高碳铬铁渣加入量的增加,试样中骨料与基质部分结合紧密,烧结性能较好,试样的体积密度和高温抗折强度逐渐增大、常温抗折强度和常温耐压强度先减小后增大;试样经800 ℃热处理后的磨损量逐渐降低,耐磨性能逐渐提高。

激光选区烧结制备铝硅合金相变储热复合陶瓷及其强韧化机制

李银飞, 张美杰, 顾华志, 陈玲, 杨爽, 黄奥, 尹玉成

2026, (2): 124-130. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.02.007

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金属基高温相变储热复合材料储热密度高,热导率高,可用于长时储能与高温热管理。为充分发挥金属用于高温相变储热的优势,提高相变储热复合陶瓷的综合性能,以AlSi10Mg粉末(15~53 μm)为原料,经加压蒸汽处理、1 000 ℃保温3 h热处理等得到AlSi10Mg@Al₂O₃微胶囊粉体,再以AlSi10Mg为结合剂(结合剂加入质量分数分别为5%、8%、11%和14%),采用激光选区烧结技术(SLS)制备了高温相变储热复合陶瓷坯体,再通过N₂气氛1 000 ℃保温3 h热处理在Al-Si@Al₂O₃颗粒间形成晶须、纤维等增强相,以提高复合陶瓷的力学性能和热性能。结果表明:复合陶瓷中AlN的生成对性能具有重要影响,且随着结合剂AlSi10Mg加入量增加,复合陶瓷中AlN的生成量先增加后减少。当结合剂加入量为11%(w)时,有利于生成更多的AlN,此时复合材料综合性能最优,其常温抗折强度高达76.0 MPa,室温下的热导率为54.2 W·(m·K)^-1,吸热、放热潜热值分别为296.85、295.05 J·g^-1,相对原始微胶囊的潜热保持率达89.1%;经100次热循环后质量损失率仅为 0.197%,吸热、放热潜热保持率分别达98.5%和91.1%。

脱硅锆对MgO-MgAl₂O₄质耐火材料性能的影响

张军杰, 于仁红, 钱晶, 臧云飞, 李满仓, 郑世豪, 杨明辉

2026, (2): 131-135. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.02.008

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为提高RH精炼用MgO-MgAl₂O₄质耐火材料的使用寿命,以烧结镁砂、电熔镁砂、电熔镁铝尖晶石、烧结镁铝尖晶石、脱硅锆为原料,以木质素磺酸钙溶液为结合剂,经压制成型、在120 ℃干燥72 h后,再经1 600、1 700 ℃保温6 h热处理,制得MgO-MgAl₂O₄质耐火材料。主要研究脱硅锆加入量(质量分数分别为0、2%、4%)对MgO-MgAl₂O₄质耐火材料物相组成、显微结构及性能的影响。结果表明:1)脱硅锆可促使材料内原位生成CaZrO₃和(Mg,Zr)(Al,Zr)₂O₄固溶体,前者可阻碍熔渣进一步渗透,后者可增强MgAl₂O₄对FeO的抗侵蚀能力;2)随着脱硅锆加入量从0增加至4%(w),材料的显气孔率降低、体积密度增大、抗热震性增强,且随热处理温度的升高,Zr元素扩散加速,CaZrO₃生成量增加;3)当加入4%(w)的脱硅锆,经1 700 ℃热处理后,材料的综合性能最优,此时的显气孔率为12.2%,体积密度为3.14 g·cm^-3,常温耐压强度为128 MPa,抗热震性(1 100 ℃,水冷)为12次,荷重软化温度＞1 700 ℃。

Fe₂O₃对转炉用镁质水系大面料性能的影响

肖扬武, 马骁一, 熊继全, 张晓存, 聂建华, 梁永和, 鞠茂奇, 孙惠东

2026, (2): 136-140. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.02.009

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为了改善水系大面料的性能,提高转炉的使用寿命,以电熔镁砂和二氧化硅微粉等为主要原料制备了镁质水系大面料。研究了烧结助剂Fe₂O₃添加量(加入质量分数分别为0、1%、2%、3%)对大面料性能的影响并探明其在大面料体系中的作用机制。结果表明:1)在水系大面料中引入Fe₂O₃促进了MgFe₂O₄的形成,其与MgAl₂O₄结构相似,两者可形成Mg(Fe,Al)₂O₄连续固溶体,引起晶格畸变,加快反应中离子的扩散速率,促进试样烧结;2)Fe₂O₃的加入在试样中与SiO₂生成FeO-SiO₂系硅酸盐,其在1 500 ℃时呈液相,改善烧结过程,加强颗粒与基质间的结合,促进试样致密化;3)由于烧结性能提高,试样的常温物理性能得到改善,烧结时间缩短,但Fe₂O₃加入量过多,试样的线膨胀率较大,导致试样结构疏松,因此Fe₂O₃最佳的添加量为2%(w)。

原位生成堇青石对堇青石-莫来石质匣钵的影响

朱子硕, 王义龙, 苏钰洺, 杨连弟, 刘清华, 庆达, 王健, 吴锋, 韩露

2026, (2): 141-145. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.02.010

摘要 ( ) PDF (1911KB)( )

为了提升堇青石-莫来石质匣钵的性能,以堇青石、莫来石M60和板状刚玉为主要原料,引入滑石粉、广西白泥、活性氧化铝,经1 345 ℃保温4 h原位反应合成了堇青石-莫来石质匣钵材料。研究了滑石粉的加入量(加入质量分数分别为0、2%、4%、6%、8%、10%)对材料力学性能和抗侵蚀性能的影响。结果表明:随着滑石粉加入量的增加,试样的体积密度提高,显气孔率下降,常温抗折强度提高;当滑石粉加入量为10%(w)时,制备的匣钵试样综合性能最佳,其显气孔率、体积密度和常温抗折强度分别为26.0%、2.18 g·cm^-3、20.6 MPa,抗热震性良好,与未添加滑石粉的试样相比,力学性能显著提升,且具备良好的抗高镍三元正极前驱体侵蚀能力。

硼砂对高钛无氟型保护渣熔融结晶性能的影响

李涛, 张宇璐, 张玓, 赫志森, 王卫, 刘磊

2026, (2): 146-150. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.02.011

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含钛无氟保护渣在绿色环保和优化熔融性能方面展现出了极大的优势,但钛含量较高时易产生高熔点物质导致保护渣结晶性能恶化,添加硼砂可以改善此类保护渣的缺陷。以高钛高炉渣、石灰石、石英砂、纯碱、毒重石为原料制备高钛无氟型保护渣,研究了助熔剂硼砂加入量(质量分数分别为4%、6%、8%、10%和12%)对高钛无氟型保护渣的熔化温度、黏度、结晶温度、结晶临界冷却速度和结晶孕育时间等性能指标的影响规律。结果表明:随硼砂加入量的增加,高钛无氟型保护渣的熔化温度指标均呈非线性下降,黏度下降至较低水平后趋于稳定,结晶最大冷却速度和结晶初始温度都表现为先升高后降低的趋势;当硼砂加入量为8%(w)时,可协同提高高钛无氟型保护渣的熔融和结晶性能。

基于流变优化的氧化铝轻质隔热耐火材料3D打印制备

张淳, 吴滨

2026, (2): 151-155. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.02.012

摘要 ( ) PDF (1353KB)( )

为了协同优化氧化铝基轻质隔热耐火材料的综合性能并实现3D打印,以活性氧化铝为原料,聚羧酸酯FS20为分散剂,通过调整固含量(固相质量分数分别为50%、55%、60%和65%)、黏结剂羧甲基纤维素钠CMC(外加质量分数分别为0.2%、0.4%、0.6%和0.8%)、增塑剂膨润土(外加质量分数分别为1%、2%、3%、4%和5%)和造孔剂改性稻壳(外加质量分数分别为5%、10%、15%和20%)的配比,优化浆料流变性能,并利用直写成型3D打印技术制备氧化铝轻质隔热耐火材料。结果表明:当浆料固含量为60%(w),聚羧酸酯FS20外加量为0.2%(w),CMC外加量为0.8%(w),膨润土外加量为4%(w),改性稻壳外加量为15%(w)时,浆料具有最佳流变性;3D打印成功制备体积密度为2.16 g·cm^-3,显气孔率为33.4%,常温抗折强度为46.2 MPa,常温热导率为 0.470 W·(m·K)^-1的轻质隔热耐火材料。

助熔剂对煤矸石基发泡陶瓷性能的影响

张祥飞, 娄广辉, 张梦真, 李静, 张碗玉, 张艺升, 孙茂泽

2026, (2): 156-160. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.02.013

摘要 ( ) PDF (1519KB)( )

为资源化利用煤矸石固体废弃物,开发高性能发泡陶瓷材料,以煤矸石为主要原料,SiC为发泡剂,分别采用Na₂B₄O₇、Na₂CO₃、H₃BO₃和Na₂SiO₃·9H₂O作为助熔剂,经1 180 ℃保温30 min热处理制备煤矸石基发泡陶瓷。先探讨助熔剂种类对发泡陶瓷性能的影响,确定最优助溶剂为Na₂CO₃,再进一步研究Na₂CO₃添加量(质量分数分别为0、5%、10%、15%和20%)对发泡陶瓷性能的影响。结果表明:助熔剂的引入使得低热处理温度1 180 ℃下制备煤矸石基发泡陶瓷成为可能,且添加15%(w)Na₂CO₃作为助熔剂的煤矸石基发泡陶瓷综合性能最佳,其体积密度为0.29 g·cm^-3,压缩强度为6.12 MPa,显气孔率为84.3%。

基于电抗补偿的超材料吸波器的设计与制备

谭宇遥, 郜兴昊, 乔梦珂, 李享成

2026, (2): 161-166. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.02.014

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感应炉、微波加热装置工作时会产生强电磁场,其中C波段(4~8 GHz)的电磁波能有效穿透部分炉衬材料,在内部形成涡流或介电加热,导致材料局部过热或结构损伤。因此,设计出在C波段高温微波吸收性能的材料对于提高设备安全性、延长炉衬使用寿命具有重要意义。通过等效电路模型分析了频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)电磁响应特性,基于电抗补偿设计了一种八角星-方环FSS结构超材料吸波器,并对其吸波性能和损耗机制开展研究。分析发现,所设计的超材料吸波器凭借电抗补偿作用,实现了良好的阻抗匹配,并且在谐振损耗和欧姆损耗的共同作用下,反射损耗低于-10 dB的有效吸收范围涵盖整个C波段,而且 4.8 GHz处的吸收率大于0.99。同时,该结构在0°~90°具有良好的斜入射稳定性。试验测试结果显示,该超材料吸波器的反射损耗与仿真结果吻合度达90%以上。所设计的FSS超材料吸波器在减少电磁干扰、延长炉体寿命等方面具有较高的应用潜力。

菱镁矿及其尾矿化学法除杂技术进展

兰志鹏, 苑小舟, 杨欣, 杨欢, 王千千, 赵广义, 李广明, 马北越

2026, (2): 167-172. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.02.015

摘要 ( ) PDF (939KB)( )

物理选矿法难以处理微细嵌布且杂质呈类质同象的菱镁矿,造成资源的浪费。为此,概述了菱镁矿及其尾矿化学法除杂技术现状,包括应用广泛的铵盐法、酸浸法,基于特定反应的碳化法,工艺简洁环保的水化法,提纯效率高的氯化焙烧法,指出低品位菱镁矿除杂应聚焦技术研发、绿色浸取剂研发及全产业链模式构建的发展方向。

高铝质高压电瓷材料强韧化研究进展

岳永刚, 田晓云, 党大威, 李智辉, 景楠, 种小川, 丁冬海, 肖国庆

2026, (2): 173-178. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.02.016

摘要 ( ) PDF (946KB)( )

目前,高铝质电瓷已成为保障电网安全运行的核心部件。传统电瓷因脆性大、缺陷敏感性高,难以适应极端环境的可靠性需求,故高强韧高压电瓷的研发成为保障电网长期稳定运行的关键。综述了提升高铝质高压电瓷材料性能的3类有效方法及其作用:制备工艺优化通过提高材料致密性与均匀性,改善力学性能和可靠性;原料选择优化借助调整配比与提升纯度,增强机械强度和电绝缘性;添加剂增韧技术(尤其晶须增韧和纳米颗粒弥散增韧),可显著提高断裂韧性和抗裂纹扩展能力。

氧化铝陶瓷3D打印技术研究进展

剡秀秀, 王勇, 曹继伟

2026, (2): 179-184. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.02.017

摘要 ( ) PDF (941KB)( )

氧化铝陶瓷凭借硬度高、抗磨损、耐高温、化学稳定、电绝缘及生物惰性等优异性能,在众多领域展现出重要的应用价值。重点介绍黏结剂喷射3D打印技术、还原光聚合技术、选择性激光烧结/熔融技术、熔融沉积制造技术在氧化铝陶瓷制备中的研究现状,对比分析了各种工艺的优缺点,最后对3D打印氧化铝陶瓷的发展进行了展望。

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