sicsialon复相耐火材料和sialonsicp陶瓷复合材料的制备与性能

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1、东北大学博士学位论文摘要SiC／Sialon复相耐火材料和Sialon／SiC。陶瓷复合材料的制各与性能摘要Sialon陶瓷具有优良的力学性能和优异的耐腐蚀、抗氧化性能，是最具发展前途的结构陶瓷之一。采用SiC颗粒增韧SiMon陶瓷，能大大提高Sialon陶瓷的断裂韧性，是目前Sialon陶瓷的重要研究方向。另外，将SiMon添加到SiC耐火材料中可大大提高耐火材料的强度、抗氧化性、抗热震性和抗侵蚀性，极大延长其使用寿命。特别是用高岭土直接合成SiC／SiMon复相耐火材料，具有制备工艺简单、成本低的特点，受到国内外许多学者的关注。本文利用廉价的高岭土和SiC为主要原料制备出性能

2、优良的SiC／SiMon复相耐火材料，开发出工业应用的耐火材料产品，并利用高岭土合成的Sialon粉，制备出性能优良的Sialon／SiC。陶瓷复合材料。在SiC颗粒级配研究的基础上，详细研究了利用铝热还原高岭土直接氮化合成SiC／Sialon复相耐火材料的工艺过程和Sialon相Z值的控制方法。发现当粗、中、细三种颗粒按60：13：27的比例进行级配时，可获得最紧密堆积密度(2．569／cm3)；随着合成温度的升高和合成时间的延长，材料的体积密度逐渐增加，显气孔率逐渐降低。N含量和Sialon相的合成量随合成时间的延长逐渐增加；控制原料结合相成分中的Al，Si比可以制备出Sia

3、lon相Z值不同的SiC／Sialon复相耐火材料；研究确定最佳合成工艺为1500。Cxl2h；随着Sialon原料配比中设计z值的增加材料的体积密度升高、显气孔率下降。对于实验室烧结，材料的体积密度最高为2．669／cm3，显气孔率最低为16．9％，物相组成为SiC、if-Sialon和A1203；对于工业烧结，材料的体积密度最高为2．689／cm3，显气孔率最低为16％，材料的物相为SiC、if-Sialon、A1203和si2N20。对于相同配方的材料，实验室烧结样品SiMon相的z值大于工业烧结样品；计算表明在1800K时利用高岭土直接合成SiC／Sialon复相耐火材料

4、反应[6(A1203·2S102·2H20)+30Al+30Si+35N2寸14Si3A1303N5+12H20T1的吉布斯自由能为-7459．47KJ／mol。系统地研究了烧结工艺、Sialon相z值和Sialon相含量对SiC／Sialon复相耐火材料耐压强度、抗折强度、抗热震性能和抗氧化性能的影响。随着烧结温度和烧结时间的增加，材料的强度增加。当烧结工艺为15000Cxl2h时材料(Sialon含量为19．4％)的抗折强度为98．1MPa，耐压强度为199．5MPa：材料的抗折强度和耐．I．东北大学博士学位论文摘要压强度均随Sialon相含量的增加而增加，当Sialon含量

5、达到34．2％时，抗折强度为103．5MPa，耐压强度为212．3MPa；在实验室和工业两种烧结条件下，随着Sialon原料配比中的设计z值的升高材料抗折强度和耐压强度均升高，对于实验室烧结，材料的抗折强度最高为105．5MPa，耐压强度最高为218．4MPa，而对于工业烧结，材料的抗折强度最高为99．6MPa，耐压强度最高为200．7MPa。材料抗热震性能的研究表明，Sialon相含量及z值的增加有利于抗热震性能的提高，使材料的抵抗组织结构破坏的能力提高。当热震温度为1000℃时，随着Sialon相z值由1到4，工业烧结材料的热震强度残余率由47．48％提高到57．7％，实验室

6、烧结材料由67．3％提高到71．2％；随着Sialon相含量由13．6％到34．2％，工业烧结的热震强度残余率由43．4％提高到60．3％，实验室烧结材料由55．3％提高到75．6％。随着热震温度的提高，材料的组织结构破坏加剧，热震残余强度率逐渐降低；对于Sialon相含量为19．4％、z值为3的材料，当热震温度由600℃升高到1000℃时，工业烧结材料的热震强度残余率由70．2％降低到55％，实验室烧结材料由82．1％降低到69．3％。计算表明，Sialon相由13．6％增加到34．2％时，材料的抗热震因子从829．42J／m2·s增加到1166．93J／m2．“s。随着氧化时

7、间的延长，SiC／Sialon复相耐火材料的氧化速度降低，材料呈现“钝化性氧化”特征。工业烧结材料抗氧化能力优于实验室烧结材料；材料的氧化动力学计算结果显示，SiC／Sialon材料的氧化激活能随材料中Sialon相的含量的升高而升高；XRD分析显示，材料在1000℃前的产物主要以方石英为主；1200。C氧化后的产物为莫来石和磷石英；SEM观察表明，随氧化时间的延长，材料表面由孤立状氧化膜逐步形成弥散态分布的氧化层，氧化层带有孔隙。材料内部氧化发生在与外部孔隙相连的区域，内部形成