氧化铝基纳米复相陶瓷的制备、性能及高炉风口小套陶瓷内衬的研究

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1、沈阳工业大学硕士学位论文摘要本实验采用纳米A12Ch为基体粉料，分别以7102和SiC作为强化相粉料，开展了对A1203-Zr02、A1203-SiC两个系列纳米复相陶瓷的研究。通过无压烧结等工艺，制备出A1203基纳米复相陶瓷。对该陶瓷的制备工艺、力学性能、显微组织、抗热震性能等进行了深入研究。在研究A12Ch-SiC系列纳米复合陶瓷过程中，对无气氛保护烧结过程中，纳米SiC粉料的氧化现象进行了研究。发现纳米SiC粉料，氧化现象非常明显；随纳米SiC粒径的减小及含量增加，氧化现象加剧。XRD检测结果表明：烧结后样品中SiC衍射峰消

2、失，证明了纳米SiC确实存在氧化。由于氧化现象的存在，烧结体内部存在大量的气孔和玻璃相，致使材料的烧结性能下降。在研究A1203-Zrth系列陶瓷过程中，讨论了Zr02添加量对材料致密度和显微结构的影响。结果表明：ZrCh的加入可以提高A1203陶瓷的烧结活性，降低烧结温度。在Zr02含量较少的情况下，处于A1203颗粒之间的部分Z102颗粒阻碍了颈部的形成，使样品的烧结密度降低。但随着Z102含量的增加，纳米Zr02颗粒之间的接触机会增多，使得样品烧结密度提高。但当Zr02加入量超过一定限度时，会造成Z102颗粒聚集，引起ZTA陶

3、瓷各方面性能的下降。当Zr02含量较少时，在陶瓷烧结过程中，A1203基体颗粒发生异常长大。而当Zr02含量较大时，A120，基体的这种在烧结时颗粒发生异常长大的趋势明显得到抑制，从而大大改善了ZTA陶瓷的组织性能。通过大量实验证明，适合无气氛保护条件烧结的最佳的陶瓷系列为：A1203-Zr02；最佳烧结工艺为：1590"C保温lh。经上述工艺制备的陶瓷获得了良好的力学性能，其中相对密度为98．57％。抗弯强度为485．23MPa，断裂韧性为6．60MPa．m抛，维氏硬度为13．1IGPa。该材料的抗热震性很好：所制备的陶瓷可以经受

4、1200"C的热震循环大于50次。针对A1203-Za02系列陶瓷材料优异的力学性能和抗热震性，成功的将该材料制备成衬套镶嵌在高炉风ta,J,套内，以便有效的提高风口小套服役寿命和降低炼铁高炉的能源沈阳工业大学硕士学位论文消耗。镶嵌陶瓷内衬的风口小套已经安装在高炉上试用五十多天。目前运行平稳，其它技术性能指标有待于进一步检测。关键词：氧化铝基陶瓷，抗热震性，风口小套，冷等静压成形，无压烧结-2．沈阳工业大学硕士学位论文AStudyontheFabdcafionTechnologyandMechanicalPropertiesofA1

5、203MatrixNano-compositeCeramicsandtheResearchofNano-compositeCeramicLinerintheTuyereofaBlastFurnaceAbstractIntheexperiment,A1203powderwasthematrixmaterialofnano-cemposi把ceramics．usingZr02powderandSiCpowerassnengtheningphasepowderrespectively,twoseriesofnano-compositece

6、ramics，forexample，A1202I-Zr02andA1203一SiCwasstudied．TheA1203matrixc,eramicsWassuccessfullymadebymeansofpressurelesssintering．Preparingtechnology,mechanicalproperties，micro-stmcaa℃，th．ermalshockresistanceofA1203matrixnano-compositeceramicswerealsodeeplystudiedintheexper

7、iment．IntheprocessofstudyingA1203一SiCnano-compositesceramics，theSiCpowderoxidationintheprocessofi乜sinteringintheairwasstudied．Whensinteredintheair,theSiCpowderhasappafeIatoxidationandtheoxidationphenomenonhaskeptstrengtheningwithdecreasingof鲋妇sizeofSiCandincreasingofqu

8、antityofSiCpower．ResultsofXRDrevealedthattheSiCdiffractionpeaksdisappearedinthesinteredsample，whichprovidedsomeeviden