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无压渗透工艺制备MgO/AIN复合材料研究

张忻  
【摘要】: 作为先进陶瓷代表的氮化铝陶瓷,熔点高、导热系数高、热膨胀系数小且与钢水接触稳定性好,是制备抗化学侵蚀和抗热震性兼优耐火材料的首选材料,但是其原料成本昂贵,采用传统材料加工工艺,与MgO进行复合制备MgO/AIN复相材料成本也高,很难满足钢铁工业大批量生产和使用要求。本论文工作拟采用无压渗透工艺,利用铝合金直接氮化原位复合MgO制备性能优异的特种耐火材料,希望能为传统耐火材料生产工艺开辟出一条全新的制造工艺。 本论文工作分为两个部分:第一部分是铝合金原位反应合成AIN/Al复合材料研究;第二部分是铝合金渗透氮化原位复合氧化镁制备MgO/AIN复合材料研究。 第一部分首先从热力学角度分析了铝合金原位反应合成AIN/Al复合材料的实验条件及其可能性;也研究了实验室自制合金的成分、物相组成以及氮化处理温度、掺杂元素等工艺条件对铝合金原位氮化反应的影响,探讨了原位反应机理。 第二部分主要研究了氮化处理温度、预形体粒度、保温时间和掺杂元素的工艺条件对铝合金渗透氮化原位复合制备MgO/AIN复合材料的物相组成和显微结构的影响,探讨了铝合金渗透氮化原位复合过程中发生的主要反应和机理,建立了反应过程模型。 同时实验中通过改变预形体材质如(A1_2O_3、MgAl_2O_4)和在金属铝粉中引入氧化镁粉形式,研究了合金成分、预形体粒度等对渗透氮化反应过程的影响,进一步验证在预形体中可能发生的界面反应机理。


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