发动机冷却系统日常维护及保养.doc

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1、利用高炉水淬渣制备(Ca/Y)-α-Sialon陶瓷的组织与性能论文作者XX（XX大学材料各向异性与织构教育部重点实验室，辽宁沈阳XXXXXX）摘要：研究了以高炉水淬渣合成的Ca-α-Sialon粉体为原料制备(Ca/Y)-α-Sialon的烧结致密化过程、材料的力学性能、显微组织、相组成和材料的断裂特征。结果表明，适量的Y2O3促进材料的烧结致密化和提高材料的力学性能，但Y2O3（大于10%）过量时对材料的烧结和力学性能不利。掺杂Y3+的(Ca/Y)-α-Sialon呈柱状晶，随着Y2O3含量的增加和烧结温度的提高，(Ca/Y)-α-Sialon呈

2、柱状晶出现粗化和等轴化。含10％Y2O3的材料在1700℃烧结时可获得较高的力学性能。关键词：(Ca/Y)-α-Sialon，水淬渣，无压烧结，力学性能，显微组织中图分类号:TQ174高炉水淬渣是炼铁过程中产生的副产品，它的主要成分为SiO2、Al2O3、CaO和一些含Fe杂质相，目前主要用于制造水泥。如何提高炉水淬渣的附加值，是人们梦寐以求的事情[1]。目前利用高炉渣合成Sialon粉体已经进行了广泛的研究，如刘克明[2]等研究了利用高炉渣合成Ca-α-Sialon的热力学分析与工艺优化，姜涛等[3]研究了高炉渣合成Ca-Mg-α-Sialon的工

3、艺参数，蒋久信等[4]研究了炉渣Ca-α-Sialon粉体的高温自蔓延燃烧合成工艺。但目前利用炉渣合成Sialon粉体无压烧结制备Sialon陶瓷的性能还不高，并且工艺复杂，如陈卫武等[5]利用采用埋粉的方式无压烧结（1800℃）和热压烧结制备了（Ca，Mg）-α-Sialon陶瓷。Sialon陶瓷具有优良的性能，在结构陶瓷方面具有广泛的用途，被认为是最有希望的结构陶瓷之一[6]。但由于α-Sialon材料的高含氮量,给材料的无压烧结致密化带来一定的困难[7].作为添加剂的金属离子在烧结后能进入α-Sialon结构从而减少晶界相的含量,并改善材料的力

4、学性能.最近的研究表明Y2O3可以降低陶瓷的烧结温度[8].本工作以矿渣合成Ca-α-Sialon为原料、以Al2O3和Y2O3为添加剂，研究了无压烧结(Ca/Y)-α-Sialon陶瓷的致密化行为、力学性能、相组成及显微结构，为矿渣的利用提供了新的途径。1实验过程实验采用由高炉水淬渣合成的Ca-α-Sialon粉(上海宝田公司提供，主相为Ca-α-Sialon,杂质主要为Fe4N，同时还有Cr、Mo、Mn等元素)为原料，以Al2O3(平均粒径小于1μm),Y2O3(含量为99.9wt%，平均粒径小于1μm)为烧结助剂。试样中Al2O3的含量为5％，

5、Y2O3的含量分别为4、6、8、10、12和14wt％，成形粘结剂为聚乙烯醇，加入量为总质量的10％。将按组份配置的初始粉料球磨混合12h，磨球为氧化铝球，介质为无水乙醇。球磨后的物料经干燥、造粒后，在40MPa压力下单向预压成形（条样尺寸为6×6×36mm），再在200MPa下冷等静压成形。成形坯体经100℃×12h烘干后，在纯0.1MPa的N2气氛下烧结，烧结制度分别采用1700℃×1.5h和1750℃×1.5h两种制度。利用阿基米德定律测定试样的体积密度。用理学D/max-rB型X射线衍射(X-raydiffraction，XRD)仪进行相组成

6、分析。采用WD210型电子万能试验机测量材料的三点弯曲强度,加载速率为0.5mm/min。弯曲强度值取5个样品的平均值。使用维氏硬度计测量材料的维氏硬度，加压载荷为5kg，取4个样品的平均值。利用SSX-550型扫描电镜观察试样的显微形貌，并利用EDX进行微区成分分析。采用GX71金相显微镜进行组织分析。利用LEXTOLS3000激光扫描共聚焦显微镜进行材料断裂行为分析。2结果与讨论2.1不同Y2O3含量材料的烧结行为图1为试样的体积密度随Y2O3含量的变化曲线。由图可知，随着Y2O3含量的增加，试样的体积密度呈现先增加后降低的变化规律，不同Y2O3

7、含量试样在1750℃烧结的密度均比1700℃烧结的低，当Y2O3含量含量为10％、烧结温度为1700℃时材料的体积密度最高为3.32g/cm3。这是由于Y2O3一方面其Y3+和O2－容易固溶到Sialon晶格中使Sialon晶格发生畸变[9]，另一方面Y2O3与试样中添加的Al2O3形成YAG[10]，从而促进了材料的烧结行为.但当Y2O3含量超过10％时，固熔于Sialon中的量明显增加，使Sialon的熔点大大降低，试样中易出现挥发物和气泡，使试样的密度降低，当烧结温度增加时，这种出现挥发物和气泡的情况也增加，因此试样的密度也降低。2.2材料的力

8、学性能图2和图3分别为Y2O3含量对材料维氏硬度和抗折强度的影响曲线。由图可知，材料的维氏硬度和抗折硬度均随