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含非氧化物(SiC、Sialon)的矾土基浇注料的流变性和高温机械性能研究

刘新红  
【摘要】: 本工作的主要研究对象是含非氧化物(SiC、Sialon)的矾土基浇注料,探讨了微粉、水泥等和非氧化物(SiC、Sialon)对矾土基浇注料流变性和高温机械性能的影响规律,目的是找出流变性较佳的浇注料组成和高温机械性能较高时非氧化物加入量。 研究工作主要分四个方面:(1)用NXS-11A型粘度仪测定基质的粘度、剪切应力-剪切速率的关系等来研究微粉、水泥、分散剂及SiC、Sialon等因素对矾土基浇注料基质流变性的影响;(2)用跳桌测定浇注料的流动值来评价微粉、水泥、颗粒形状、SiC及Sialon等对浇注料流动性的影响;(3)通过测定浇注料的常规物理性能指标—体积密度、气孔率、常温抗折强度(MOR)和常温耐压强度(CCS)等研究微粉、水泥、SiC及Sialon等对浇注料110℃×24h烘干后、1100℃×3h及1400℃×3h热处理后常规物理性能的影响;(4)分别用三点弯曲法和△T=1200℃水循环一次来研究微粉、SiC及Sialon等对浇注料高温机械性能(高温抗折强度HMOR、应力-应变关系、抗热震性TSR等)的影响。研究结果表明: (1)基质的流变类型属于宾汉姆流体;微粉和分散剂是影响基质流变性的决定性因素,SiO_2微粉能显著提高基质的流变性,Al_2O_3微粉和水泥对基质流变性略有负面影响;分散剂的分散效果为:FS-20>P3>C>P’>N>B>P_6>G;在实验范围内,加入SiC有利于提高基质流变性,而加入Sialon则对基质流变性不利;325目/200目矾土细粉的比超过2/1时,基质粘度增加;刚玉细粉、镁砂和尖晶石细粉的加入对基质流变性影响较小。 (2)对浇注料而言,圆形颗粒有利于提高浇注料流动值;骨料/粉料=60/40时流动性较好;SiO_2微粉能显著提高浇注料流动值,加入Al_2O_3微粉则使浇注料流动值降低;加入SiC细粉有利于提高浇注料的流动值,而加入Sialon细粉则对浇注料流动性有负面影响。 (3)变化微粉和水泥比例时,随水泥在比例中的含量减少(即微粉含量增加,浇注料由LCC→ULCC→ZCC),1100℃×3h及1400℃×3h热处理后试样由微收缩到微膨胀,体积密度增加,气孔率降低,MOR,CCS增加。固定水泥和微粉加入量,在实验范围内,随SiC或Sialon细粉加入量增加,试样经中高温热处理后,线变化由微收缩到微膨胀,气孔率增加,体积密度降低,常温强度降低。 郑州大学硕士学位论文 (4)a.当水泥含量为2%,改变A1203微粉/5102微粉(uf一A1203/uf-SIOZ)比 值时,随5102微粉含量增加,试样的HMOR及TSR均提高。加入适量的非氧 化物(siC、sialon),可提高矾土基浇注料的高温机械性能:当uf- A12o3厄f-sioZ=25275时,非氧化物加入量在0一8%范围内,随加入量增加,试样 的HMOR和TSR都增加,且非氧化物含量为4%时,试样的HMOR达最大值; 当uf一A1203/u f-Si02二75/25时,在0一16%范围内,随加入量增加,试样的HMOR 和TSR增加,且非氧化物含量为16%时,试样的HMOR达最大值。 b.含8%非氧化物(siC、sialon)的试样:MOR.T曲线属于第一种类型,且Tm (MOR最大值的温度)为800℃或1000℃;临界温差△Tc为800℃;应力一应变 研究结果表明在20荀oo℃为弹性范围,600-1000℃属于塑性范围,1000℃以上 属于快速流动范围。 c.根据XRD分析及化学反应方程式计算知,5102微粉含量高的试样中莫来石 含量较高;根据SEM分析知,刚玉与莫来石形成较紧密的结构,加入适量的非 氧化物(SIC、siaion)可以增强刚玉与莫来石形成的结构,有利于提高矾土基浇 注料的高温机械性能。


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