镁合金熔炼用陶瓷材料的研究

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1、中文摘要镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、导热性好、屏蔽电磁波能力强，可回收利用等优点，然而镁合金的耐腐蚀性较差限制了其广泛应用。采用陶瓷部件或采用陶瓷内衬应用于镁合金熔炼及成型设备中，可以最大限度地避免镁合金生产过程中混入Fe、Cu、Cr等有害元素，提高镁合金制品的耐腐蚀性，这对于促进我国镁工业的发展具有十分重要的意义。本文首先阐明了本课题的背景及意义，然后分析了镁合金熔炼的特点、镁合金熔炼用材料的要求，指出了氧化镁陶瓷是镁合金熔炼用的理想材料。介绍了氧化镁的烧结特性、制各工艺及应用。以轻质氧化镁为主要原料，通过添加一定量的氧化铝、纳米氧化锆及少量的烧结助剂，在较低

2、温度(1550℃)下以固相烧结的方法制备了MgO—A1203一Zr02(MAZ)复相陶瓷材料，研究了A1203、Zr02对氧化镁陶瓷的烧结性能、机械性能的影响，并对MAZ陶瓷的组成、显微结构、力学性能、抗热震性、抗侵蚀性、化学稳定性进行了深入的分析。同时，对MAZ陶瓷最佳的制备工艺进行了探索，测定了材料的各项性能指标，为其工业应用提供了必要的参数和依据。研究结果表明，A1203、Zr02极大地改善了氧化镁陶瓷的烧结性能，MAZ陶瓷具有完善的显微结构，材料具有较高的力学性能，优良的抗热震性与化学稳定性。在1550℃烧结所制备的MAZ陶瓷材料相对密度>90％，抗弯强度o≥2

3、00MPa，断裂韧性KlC≥3MPa．m”2，热循环1OO次后(△T=700℃)，剩余强度O，≥140MPa，润湿角0=116o，完全能够满足镁合金熔炼用材料的要求。关键词：镁合金氧化镁复相陶瓷力学性能热震性化学稳定性ABSTRACTMagnesiumalloyshavemanyexcellentpropertiessuchasspecificstrength，specificstiffness，thermalconductivity，shieldingelectromagneticwave，recoverabilityandSOon，buttheyhavenotbea

4、ppliedwidelyduetotheirpoorcorrosionresistance．Inordertopreventiron，copperandchromiumandotherharmfulelementsfromgoingintoalloystothegreatestextentduringmeltingprocess，ceramicsinnerlinerandceramicpartscarlbeusedformeltingandcastingequipmentwhichcanboostourcountrymagnesiumindustrydevelopmen

5、tgreatly．Thebackgroundandmeaningofthestudyonceramicmaterialsappliedformagnesiumalloysmeltingwereclarifiedinthispaperfirstly．Thenthepropertiesofmagnesiumalloysmeltinganddemandsforemployedmaterialanddestructionmechanismwereanalyzed．Magnesiumoxideceramicswereconsideredasdesiredmaterialsform

6、eltingmagnesiumalloy．Sinterability，fabricationandapplicationofmagnesiumoxideceramicswereintroduced．MgO—A1203一Zr02systemcompositeceramichadbeenpreparedsuccessfullyat1550℃bysolidstatesinteringwithlight·weightmagnesiumoxideasmainrawmaterialandcertaincontentA1203，nanometerZr02asadditivesanda

7、littlesinteringaid．EffectsofA1203andZr020nSinterabilityandmechanicalpropertyofmagnesiaceramicwereresearched．Phasesandmicrostructuremechanicalpropertyandthermalstabilityandchemicalstabilityofthiskindofmaterialswerestudied．OptimalpreparingtechnologyofMgO-A1203一Zr02ceramicma