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含Sialon的MgO基浇注料流变性、烧结性能和高温性能的研究

张殿伟  
【摘要】:本工作的主要研究对象是含非氧化物(矾土基β-Sialon)的MgO基浇注料,探讨了微粉、刚玉细粉和非氧化物(矾土基β-Sialon Sialon)对MgO基浇注料流变性和高温性能的影响规律,以便得出流变性和高温性能较好的MgO基浇注料配比并确定Sialon的合适加入量。 研究工作分四个方面:(1)利用NXS-11A型粘度仪研究微粉、分散剂及Sialon等因素对MgO基浇注料基质流变性的影响;(2)利用跳桌法研究浇注料的流动值并借助浇注料流变仪(IBB Rheometcr V1.0)研究微粉、分散剂及Sialon等对浇注料流变性的影响;(3)研究了微粉、刚玉、Sialon等对热处理后浇注料常规物理性能的影响;(4)利用高温抗折强度(HMOR)、抗热震性(TSR)和抗氧化性分别研究微粉、刚玉、Sialon等对浇注料高温性能的影响。 研究结果表明: 1.对于MgO基无水泥浇注料而言,基质的流变类型符合宾汉姆流体类型。影响基质流变性较大的因素为微粉和分散剂。Al_2O_3微粉对于改善基质流变性的效果不如SiO_2微粉;其中SiO_2微粉加入量不宜超过3%。在本试验所考察的分散剂中三聚磷酸钠的分散效果最好,但其加入量不能超过0.35%。 Sialon的引入对基质的流变性略有负面影响。 2.微粉、分散剂、基质粒度组成、刚玉加入量和Sialon加入量对浇注料的流变性有一定影响。Al_2O_3微粉在加入量不超过4%时对浇注料的流变性几乎没有影响,但加入量超过4%,浇注料的流变性明显变差。增加微粉中SiO_2微粉的比例对MgO基浇注料的流变性有一定的改善,但加入过多改善不明显,综合考虑Al_2O_3/SiO_2微粉比例为50/50左右时对浇注料的流变性较好。三聚磷酸钠加入量在0.35%左右对浇注料分散效果较好。基质中200目与325目细粉的比例不宜超过1:2。刚玉的加入量不能超过15%,否则对浇注料的流变性有较大的负面影响。 Sialon的引入对MgO基浇注料的流变性略有负面影响,但对于浇注料的施工性能影响不大。在本研究范围内,Sialon的加入量不宜超过7.5%。 3.Al_2O_3微粉的加入能够促进浇注料烧结,但加入量应控制在6%以下。SiO_2微粉比Al_2O_3微粉更能促进试样的烧结,但是SiO_2微粉与Al_2O_3微粉的比例不宜超过50/50。 骨料基质比在70/30~60/40的范围内变化对试样的性能影响不大。烧后试样的常 温抗折和耐压强度随着基质中325目镁砂的比例的增大略有增大。刚玉的加入使试样 产生微膨胀,试样的常温抗折和耐压强度略有提高,但加入量不宜超过巧%。 siaion加入使材料的体积密度略有降低,气孔率略有增大,但1 600℃烧后试样的 常温抗折和耐压强度反而随着siaion的增加而略有增大。 4.随刚玉加入量的增加(0~15%)热震后试样的抗折强度保持率不断提高 (45弘卜J72%)。 随着sialon加入量的增加(小10%),热震后试样的抗折强度保持率不断增加 (63叹卜95%),说明siaion的加入有利于提高材料的抗热震性能。 5.本体系的MOF卜T曲线属于I类型。未加sialon的试样Tm(MOR最大值的温 度)为600℃,A12O3/s 102微粉比在75/25~50/50左右对高温抗折强度最有利。加入 sialon后试样的Tm为800℃,并且其强度高于未加sialon的试样,说明sialon的引入 对高温力学性能有利。 6.抗氧化剂的抗氧化效果:复合抗氧化剂仍4C复合siC卜siC金属Al粉. 根据以上结果可知,A120岁51伍微粉比例和分散剂对M夕基浇注料的流变性影响 较大.对于本体系而言,最佳的川20岁si伍微粉比为50150,分散剂采用三聚磷酸钠加 入t 0.35%左右;刚玉加入量不宜超过15%,当sialon加入量不超过7.5%时对浇注 料的流变性影响较小。 加入刚玉(成巧o/o)在Mgo基浇注料中形成了镁铝尖晶石提高了材料的高温性能。 适量siaion的引入(毛7.50/0)能够在MgO基浇注料中形成编织结构从而提高了材料的高 温性能。对于本体系而言,最适合的抗氧化剂为复合抗氧化剂—B4C复合siC。 综上可知,由于sialon的引入改善了材料的结构,从而提高了材料的性能特别是 高温性能。


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