雷长坤, 乔佳其, 丁冬海, 肖国庆, 桑超, 王沧烁

2026, (4): 277-281. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.04.001

废弃硅莫砖再生骨料(MSRA)较高的吸水率和显气孔率限制了其在耐火浇注料中的广泛应用。以棕刚玉、铝溶胶改性MSRA、碳化硅、白刚玉和活性氧化铝为主要原料,制备了Al₂O₃-SiC-C浇注料。研究了铝溶胶改性MSRA添加量(质量分数分别为0、14%、18%、22%、26%和30%)对该浇注料性能的影响。结果表明:铝溶胶可在MSRA表面生成一层Al₂O₃涂层,填充硅莫砖再生骨料孔隙,降低吸水率。经1 450 ℃热处理后铝溶胶改性MSRA添加量为18%(w)时,浇注料的体积密度、显气孔率、常温抗折强度、常温耐压强度及热震后的抗折强度保持率分别为2.98 g·cm^–3、16.7%、17.4 MPa、73.3 MPa和36%,各项性能最优。铝溶胶改性的MSRA在骨料基质界面处原位形成了莫来石,可有效偏转裂纹,增加裂纹扩展路径,提升浇注料的抗热震性能。

Ti(C,N)复合粉与Si粉对浸入式水口用铝碳材料性能的影响

潘磊, 高陟, 付卫东, 孟红涛, 王作创, 马北越

2026, (4): 282-288. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.04.002

摘要 ( ) PDF (2004KB)( )

为开发浸入式水口本体用无Si抗氧化剂,以板状刚玉、鳞片石墨、α-Al₂O₃粉、Ti(C,N)复合粉及单质Si粉为原料,酚醛树脂粉为结合剂,工业酒精为溶剂,先经200 ℃保温24 h固化,再于氩气气氛下1 000 ℃保温 3 h 热处理,制备铝碳耐火材料。研究Ti(C,N)复合粉或Si粉的不同添加量(质量分数分别为0、0.5%、0.75%、1.0%、1.25%、1.5%)对材料力学性能、抗热震性及抗氧化性的影响。结果表明:随着Ti(C,N)复合粉或Si粉添加量的增加,热处理后试样的显气孔率、体积密度和常温抗折强度均无明显变化,但Ti(C,N)复合粉可显著提升常温耐压强度,其添加量为0.75%(w)时耐压强度最高;随着Si粉或Ti(C,N)复合粉添加量的增加,试样的高温抗折强度均先升高后降低;添加Si粉试样的抗折强度保持率随其添加量的增加而逐渐提高,而添加Ti(C,N)复合粉的试样则呈下降趋势;添加0.75%(w)的Ti(C,N)复合粉的试样表现出最佳的抗氧化性能,这主要归因于TiN和TiC具有更低的氧化反应吉布斯自由能以及产物TiO₂和Al₂TiO₅具有更大的体积膨胀效应,可优先形成更致密保护层堵塞气孔。综合来看,添加0.75%(w)的Ti(C,N)复合粉的试样整体性能较优,具备替代含硅抗氧化剂的应用潜力。

高硅白云石对MgO-CaO质中间包干式料性能的影响

张衡, 陈定, 鞠茂奇, 顾华志, 黄奥付绿平, 李昇昊, 张少军

2026, (4): 289-294. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.04.003

摘要 ( ) PDF (1987KB)( )

含有CaO的耐火材料具有脱硫和脱磷的作用,在MgO质中间包干式料中引入CaO有利于提高钢水洁净度。高硅白云石是常见的钙源,但其SiO₂含量较高,难以在耐火材料中应用。首先以高硅白云石原料,分别在700、800、900、1 000和1 100 ℃下轻烧3 h,再于1 600 ℃保温3 h重烧制得高硅白云石熟料。接着以最佳轻烧温度下再重烧的高硅白云石熟料(加入质量分数分别为0、15%、30%、45%和60%)和电熔镁砂为原料,制备MgO-CaO质中间包干式料,研究了轻烧温度对高硅白云石熟料性能的影响,以及高硅白云石熟料对该干式料的物相组成和性能的影响。结果表明:高硅白云石在1 000 ℃下保温3 h轻烧,然后经1 600 ℃重烧3 h的过程中,轻烧产物中的硅酸二钙在重烧过程中转变为硅酸三钙,制备的高硅白云石熟料体积密度和显气孔率分别为3.22 g·cm^-3和7.4%,性能最优;随着高硅白云石熟料加入量的增加,干式料的显气孔率升高,力学性能有所降低,抗渣侵蚀能力先降低后升高;当高硅白云石熟料加入量为30%(w)时,MgO-CaO质干式料具有较高的强度和抗渣性,可实现低品位高硅白云石在中间包中的应用。

La(OH)₃对MgO结合刚玉质浇注料性能的影响

唐亚平, 毕文剑, 张洪睿, 杨智森, 曾志豪, 李芬, 陈留刚

2026, (4): 295-299. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.04.004

摘要 ( ) PDF (2055KB)( )

为解决MgO结合刚玉质浇注料抗热震性较差的问题,以板状刚玉、活性氧化铝微粉为原料,活性MgO粉为结合剂,以La(OH)₃为前驱体,制备了MgO结合刚玉质浇注料,经室温养护24 h后,在110 ℃下烘干24 h后再于1 600 ℃保温3 h热处理。研究了La(OH)₃加入量(加入质量分数分别为0、1.12%、2.24%、4.48%、8.96%)对刚玉质浇注料性能的影响。结果表明:1)浇注料经110 ℃干燥后的常温耐压强度随La(OH)₃加入量的增加先增加后降低,而显气孔率呈增加趋势。2)经1 600 ℃热处理后浇注料的常温耐压强度随La(OH)₃加入量的增加而降低,加热永久线变化逐渐增大,浇注料的抗热震性呈先增强后减弱的趋势。3)当La(OH)₃加入质量分数为2.24%时,浇注料综合性能最佳,尤其是1 600 ℃保温3 h热处理后抗折强度保持率最大,达到98.8%,这是因为引入的La(OH)₃会与浇注料中的Al₂O₃、MgO原位反应生成片状LaMgAl₁₁O₁₉,适量的片状相可有效偏转热震产生的裂纹,提高抗热震性。

不同粒度氧化铝微粉对刚玉质浇注料中低温强度的影响

叶青, 邵长波, 李冬梅, 李桂梅, 颜林, 李红超, 李璐, 陈志强

2026, (4): 300-303. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.04.005

摘要 ( ) PDF (1496KB)( )

刚玉质浇注料在烘烤和使用过程中,相比于常温的凝聚结合强度和高温烧结强度,中低温度热处理后强度往往有所降低。为了避开刚玉质浇注料的中低温强度缺陷,以板状刚玉颗粒和细粉、Al₂O₃微粉为主要原料,以铝酸钙水泥为结合剂制备了刚玉质浇注料。研究添加不同粒度(平均粒度分别约为4、2、1和0.8 μm)Al₂O₃微粉的刚玉质浇注料经110 ℃干燥24 h,再经400、600、800、900、1 000、1 100、1 200 ℃保温3 h热处理后的常温抗折强度和常温耐压强度及其物相组成和显微结构。结果表明:随着Al₂O₃微粉粒度变细,试样的强度变大;在110~1 200 ℃温度范围内,添加平均粒度约为0.8 μm的Al₂O₃微粉的试样常温抗折强度最稳定,避免了浇注料中低温强度降低。

低碳镁碳耐火材料用原料优化研究进展

陈晓雨, 徐晗, 杨守磊, 王世界, 刘新红

2026, (4): 304-310. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.04.006

摘要 ( ) PDF (911KB)( )

传统镁碳耐火材料的高碳含量(碳的质量分数12%~20%)导致其易氧化,不符合现代洁净钢冶炼及低碳环保的要求。因此,开发高性能低碳乃至超低碳镁碳耐火材料成为行业研究的热点。本文中总结了当前低碳镁碳耐火材料原料优化的研究成果,重点讨论了镁砂骨料优化、纳米碳源的引入、结合剂的复合与改性以及抗氧化剂的高效使用等方面。并展望了未来的研究方向,旨在为推动低碳镁碳耐火材料的进一步发展提供参考。

莫来石/硅酸钇复合涂层制备与性能研究

闵志宇, 袁洪跃, 陈毛, 陈勇强, 范冰冰

2026, (4): 311-319. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.04.007

摘要 ( ) PDF (5774KB)( )

为提高碳化硅陶瓷的高温稳定性,采用喷涂-烧结工艺,分别以莫来石粉体、硅酸钇粉体、质量比为4∶1的莫来石/硅酸钇的混合粉为主要涂层原料,制成浆料后在10 cm×10 cm×5 cm的碳化硅基体表面喷涂100 μm厚,经1 400、1 500、1 600 ℃热处理3 h制备了涂层试样,研究热处理温度对莫来石涂层、硅酸钇涂层、莫来石/硅酸钇复合涂层的显微结构与性能的影响。结果表明:1)单一莫来石涂层或硅酸钇涂层存在晶粒粗大、孔隙率高,易开裂等缺陷。2)莫来石/硅酸钇复合涂层中,莫来石由原来的颗粒状转变为柱状,并形成稳定的网络结构,显著提高了涂层的致密度和强度;随着热处理温度的升高,莫来石与硅酸钇之间逐渐形成共晶相,促进莫来石晶粒生长,其晶粒尺寸随温度升高显著增大,晶间孔隙呈现先降后升的趋势。3)1 500 ℃热处理所得的莫来石/硅酸钇复合涂层表现出最佳的综合性能,在高温真空环境下热稳定性与附着性良好,能够有效抑制碳化硅与耐热钢的反应,抗热震性优异。

锆溶胶对氧化锆多孔陶瓷性能的影响

吴楚, 梁雄, 薛燕鹏, 李亚伟

2026, (4): 320-327. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.04.008

摘要 ( ) PDF (3181KB)( )

传统的有机泡沫浸渍工艺因存在氧化锆浆料流变性能调控不足和氧化锆烧结困难等问题,导致氧化锆多孔陶瓷的强度和抗热震性能不佳。以氧化钇稳定氧化锆粉末为主要原料,羧甲基纤维素钠为增稠剂,锆溶胶为结合剂,去离子水为分散介质,制备了氧化锆浆料,并通过有机泡沫浸渍法将浆料负载于50 mm×50 mm×25 mm的聚氨酯海绵模板,经1 300、1 400、1 500 ℃保温2 h热处理,制备氧化锆多孔陶瓷。研究了锆溶胶加入量(外加质量分数分别为0、5%、10%和20%)对氧化锆浆料流变性能的影响,同时研究了锆溶胶加入量和热处理温度对氧化锆多孔陶瓷显微结构、力学性能和抗热震性能的影响。结果表明:1)锆溶胶能显著提高氧化锆浆料的流变性,添加20%(w)锆溶胶的浆料流变性表现最优;2)锆溶胶能包裹氧化锆颗粒并填充颗粒间隙,促进颗粒间的颈部连接,同时在烧结过程中转变为纳米氧化锆,促进氧化锆多孔陶瓷的烧结;3)经1 500 ℃热处理后,添加20%(w)锆溶胶的氧化锆多孔陶瓷综合性能最优,其孔筋体积密度为3.70 g·cm^-3,室温压缩强度为2.16 MPa,热震循环后的室温压缩强度为1.87 MPa。

热处理温度对SiC-MgAl₂O₄复合材料中SiAlON相生成的影响

邹玉营, 孙红刚, 司瑶晨, 王梓茗, 李红霞

2026, (4): 328-332. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.04.009

摘要 ( ) PDF (1767KB)( )

为提升SiC-MgAl₂O₄复合耐火材料的性能,以SiC颗粒为骨料,MgAl₂O₄细粉、α-Al₂O₃微粉、Al粉、Si粉为基质,热固性酚醛树脂为结合剂,在氮气气氛下经1 400、1 450、1 500、1 550、1 600 ℃保温5 h热处理制备了SiC-MgAl₂O₄复合材料。研究了不同热处理温度下原位生成的SiAlON增强相的生长过程、晶体形貌对该材料性能的影响。结果表明:1)1 400~1 550 ℃范围内,材料中生成β-SiAlON,随热处理温度的升高,β-SiAlON含量增多,形貌逐渐完整,1 550 ℃时表现为完整的六方柱状形貌;1 600 ℃时,β-SiAlON逐渐向Mg-SiAlON转化。2)β-SiAlON向Mg-SiAlON的转化过程是相变过程,尖晶石分解产生的Mg蒸气以及高温环境为该相变过程提供了条件。3)六方柱状的β-SiAlON能有效提升材料的强度,而片状的Mg-SiAlON对材料强度的提升作用较弱,因此,随β-SiAlON含量的增加,材料力学性能逐渐增大,当β-SiAlON转化为Mg-SiAlON后,材料的力学性能降低,最佳的热处理温度为1 550 ℃。

锂云母尾矿和废玻璃协同制备发泡陶瓷

昌越, 何桂春, 江银美, 付航, 张妤婕, 江长松

2026, (4): 333-337. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.04.010

摘要 ( ) PDF (1661KB)( )

当前锂云母尾矿堆存引发的资源环境问题亟待解决。以锂云母尾矿为主要原料,废玻璃为辅助原料,碳化硅(SiC)为发泡剂,通过高温烧结法制备发泡陶瓷。研究SiC加入量(质量分数分别为0.1%、0.3%、0.5%、0.7%和0.9%)、废玻璃加入量(质量分数分别为5%、10%、15%、20%和25%)和热处理温度(分别为 1 120、1 140、1 160、1 180和1 200 ℃)对发泡陶瓷性能的影响。结果表明:当SiC加入量为0.5%(w),废玻璃加入量为15%(w),热处理温度为1 160 ℃时,所制发泡陶瓷的各项性能表现较佳,其体积密度为0.71 g·cm^-3,吸水率为0.50%,室温压缩强度为9.26 MPa。

复合硅源制备SiO₂气凝胶复合材料的性能研究

王蒙蒙, 刘红花, 李占峰, 王艳艳, 刘瑞祥, 孙传庆

2026, (4): 338-342. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.04.011

摘要 ( ) PDF (1981KB)( )

传统SiO₂气凝胶复合材料在较高的温度下会发生明显的结构坍塌现象,导致隔热性能明显降低。以正硅酸乙酯为硅源进行溶胶水解、缩聚的基础上,引入了大粒径硅溶胶为第二硅源形成混合硅源,与莫来石纤维复合后制备了SiO₂气凝胶复合材料,并分析了其显微结构与耐温隔热性能。结果表明,以正硅酸乙酯为单一硅源制备的气凝胶复合材料在1 000 ℃热处理后发生了明显的坍塌现象,而以混合硅源制备的气凝胶复合材料经1 000 ℃热处理后仍能保持原来的三维网状结构;混合硅源制备的气凝胶复合材料在常温下的热导率为0.030 W·(m·K)^-1,1 000 ℃下的热导率为0.055 W·(m·K)^-1,经1 000 ℃保持1 000 s石英灯测试,冷面最高温度仅为82.8 ℃,具有良好的隔热性能。

直接发泡法制备Al₂O₃多孔陶瓷及其性能研究

殷波, 杨彪, 范昌龙

2026, (4): 343-346. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.04.012

摘要 ( ) PDF (1507KB)( )

Al₂O₃颗粒亲水性较强,这使得直接发泡法制备纯Al₂O₃多孔陶瓷,存在湿泡沫稳定性不足、力学性能偏低等难题。以Al₂O₃为原料、庚酸为发泡剂、海泡石纤维(SEPF)为稳泡剂,经高速搅拌发泡,再于1 450 ℃保温2 h热处理制备了Al₂O₃多孔陶瓷。研究SEPF加入量(加入质量分数分别为0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%)对Al₂O₃多孔陶瓷性能的影响。结果表明:随着SEPF加入量的增加,试样的常温抗折强度、耐压强度均先升后降,腐蚀深度则先降后升,当加入量为0.6%(w)时,综合性能最佳。适量SEPF引入可改善泡沫浆料稳定性与多级孔结构,规整的孔径结构和致密的孔壁能提升力学性能,还可在侵蚀界面形成致密隔离层,有效延缓熔体渗透,增强材料抗侵蚀性。

二步烧结法制备高密度烧结镁砂的研究

秦嘉晨, 周驰, 王春艳, 栾舰, 王树山

2026, (4): 347-350. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.04.013

摘要 ( ) PDF (1801KB)( )

为了制备高密度烧结镁砂,以浮选菱镁矿精矿粉为原料,通过对浮选菱镁矿精矿粉进行物相分析、显微结构分析以及柠檬酸活性测试确定氧化镁的最佳轻烧制度;通过体积密度、显气孔率和显微结构分析确定了二步烧结制度。结果表明:浮选菱镁矿粉的最佳轻烧制度为800 ℃保温3 h,从节能和高密度两个角度考虑,二步烧结的最佳热处理条件为1 800 ℃保温3 h,可得到体积密度为3.41 g·cm^-3的高密度烧结镁砂。

双黏结层结构热障涂层的研究进展

倪巍, 赵世贤, 王文武, 李虹屿, 李凌锋, 李红霞

2026, (4): 351-356. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.04.014

摘要 ( ) PDF (1073KB)( )

热障涂层作为燃气涡轮发动机提高涡轮进口温度的核心技术之一,在提高设备运行效率与延长使用寿命方面发挥重要作用。用于缓解热应力、提高材料的抗氧化性和抗腐蚀性的黏结层可以直接影响热障涂层的服役性能。由于常规单黏结层结构热障涂层在高温服役过程中具有一定的局限性,众多研究者提出了双黏结层结构。本文首先阐述了热障涂层的应用领域和典型结构,通过黏结层的材料体系和制备工艺两个方面,介绍了单层黏结层和双黏结层的研究进展;然后,从多层梯度结构、厚度参数和界面粗糙度三个方面介绍了双黏结层结构优化设计对热障涂层性能的影响;最后,提出了当前研究存在的问题和今后的工作方向。

浇注成型制备氮化硅结合碳化硅材料的研究进展

李佳星, 李延军, 杨明方, 刘冬华, 陈晋, 丁冬海, 肖国庆

2026, (4): 357-362. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.04.015

摘要 ( ) PDF (954KB)( )

氮化硅结合碳化硅复合材料,因其优良的综合性能已成为新一代先进材料的研究热点,在众多成型工艺中,浇注成型凭借其能够实现复杂形状工件和大尺寸产品的成型和生产,已经成为关键制造工艺之一。然而,该工艺存在颗粒堆积产生空隙、机械搅拌引入气泡以及硅粉水化产生气体等问题导致材料的显气孔率升高,体积密度和力学强度下降,甚至由于水化反应产生大量气体导致坯体在烘干过程中开裂。本文综述了氮化硅结合碳化硅材料浇注成型的研究进展,重点探讨了针对上述问题的改进策略。

高压电瓷无损检测技术研究及应用现状

雷涛涛, 丁冬海, 种小川, 肖国庆, 岳永刚, 田晓云, 党大威, 李智辉

2026, (4): 363-368. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2026.04.016

摘要 ( ) PDF (892KB)( )

高压电瓷作为电力系统中的设备部件,在电气绝缘方面发挥着重要作用。其服役可靠性关系到电网的安全稳定运行,电瓷内部裂纹等缺陷是导致其无预兆损毁的主要原因。准确检测这些缺陷对保障电网运行至关重要。然而,传统检测方法不仅效率较低,还可能对设备造成二次损伤,难以满足现代电力系统对设备运行状态的检测需求。无损检测技术凭借其非破坏性和高精度的优势,成为高压电瓷缺陷检测领域的研究热点。为此,系统阐述了超声波扫描、X射线成像和声发射等无损检测技术的基本原理,并分析了这些技术在高压电瓷缺陷检测中的应用现状。针对现有技术仍存在检测灵敏度不足、复杂工况适应性有限等问题,进一步总结分析了多技术协同检测、太赫兹辐射等发展方向,以提升高压电瓷无损检测的智能化水平与工程适用性,从而为延长高压电瓷服役寿命提供技术支撑。

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