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含Sialon的MgO基浇注料热机械性能和抗渣侵蚀行为研究

马成良  
【摘要】:本工作采用电熔镁砂为骨料,电熔镁砂细粉和电熔白刚玉细粉、Al_2O_3微粉、SiO_2微粉为基质,以MgO-SiO_2-H_2O系为结合系统,用矾土基β-Sialon部分取代基质中的刚玉细粉,制备了供实验用的MgO基浇注料。 主要研究内容包括:(1)加入β-Sialon对MgO基浇注料热机械性能(高温抗折强度、热震稳定性)及其显微结构的影响;(2)用氧化指数法和热重实验法研究含Sialon的MgO基浇注料抗氧化性;(3)采用静态坩埚法(1600℃×3h)在埋碳和空气气氛下分别用两种碱度渣(CaO/SiO_2为1.2和3.5)进行抗渣实验,研究β-Sialon加入物对MgO基浇注料抗渣性的影响;用分形法研究渣蚀界面形貌;借助SEM、EDAX、EPMA、XRD分析了显微结构和矿相组成;(4)在感应炉中用旋转浸渍法进行高碱度渣(CaO/SiO_2为3.5)条件下动态抗渣实验,研究Sialon、造粒石墨加入物对MgO基浇注料抗渣性的影响,结果表明: 1、加入β-Sialon有助于提高MgO基浇注料的热机械性能: (1)随着Sialon加入量的增加,MgO基浇注料在1400℃下的高温抗折强度明显提高,Sialon加入量为10%时,高温抗折强度比空白样提高了2.6倍(2.90Mpa→7.36Mpa)。HMOR-T关系表明加入Sialon后试样的Tm提高了200℃(600℃→800℃),并且其强度高于未加Sialon的试样。 (2)引入适量Sialon使MgO基浇注料抗热震性提高,临界热震温差△Tc从200℃提高到了400℃。热震温差△T=1100℃时,Sialon加入量10%试样的残余抗折强度保持率从空白样的51%提高到95%(残余抗折强度2.91Mpa→3.53Mpa)。 2、抗氧化研究:单一抗氧化剂中2%SiC的抗氧化效果较好;复合抗氧化剂(1%B_4C和3%SiC)的抗氧化效果优于SiC。 3、含β-Sialon的MgO基浇注料静态抗渣实验: (1)在埋碳、高碱度渣条件下,加入Sialon试样抗渣性均有提高,其中Sialon加入量为5%抗渣性提高明显;空气气氛下,加入2.5%Sialon有助于改善抗渣性,加入量超过5%时,因氧化加剧引起材料结构疏松,导致抗渣性能恶化。


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