MgO-CaZrO3质浇注料的制备与性能研究开题报告MgO-CaZrO3质浇注料的制备与性能研究开题报告.doc

河北联合大学 本科生毕业设计开题报告 题目： MgO-CaZrO3质浇注料的制备与性能研究 学 院： 材料科学与工程学院 专 业： 无机非金属材料工程 班 级： 09 材料（一）班 姓 名： 孙敬芝 学 号： 200908010102 指导教师： 王榕林 2013年 3 月 5 日 选题背景（含题目来源、应用性和先进性及发展前景等） 我国耐火材料经过多年的发展已基本形成了科研-设计-生产-应用的产业体系,为我国工业的发展起到了重要的作用。但是我国耐火材料产业与国外比较仍有很大差距，主要表现在以下两个方面：1耐火材料企业规模小、装备差,在我国改革开放的大形势下，往往一个品种很多企业同时生产,形成低水平重复的局面。加之数量众多企业无序竞争，竞相压低价格，造成以偷工减料为手段的降低成本，致使本来装备落后、产品质量差的状况更加严重，令人担忧。2科研成果转化生产产业化的速度慢。耐火材料是钢铁、水泥、玻璃、有色金属等工业的重要基础材料。很多成果在市场需求的情况下进行了生产转化，但足一些技术含量高、生产难度大、技术附加值相对高的科技成果生产转化的速度较慢，迟迟不能形成大批量生产的能力，不能及时为高温工业的发展服务。 耐火材料行业肩负着如何适应其发展的艰巨任务。镁钙系耐火材料具有一系列优良性能，特别是具有净化钢液功能，是冶炼洁净钢的理想耐火材料[1-6]，不断受到钢铁企业重视。随着钢铁冶炼条件苛刻，对耐火材料质量要求越来越高，必须不断研究提高现有耐火材料质量。禁止镁铬材料的环境保护条例也引发了在强度和高温性能上有所提高的新晶相结合氧化镁质材料的研究。在镁质耐火材料中引入CaO和ZrO2,在烧成过程中可生成高熔点的CaZrO3而改善材料的性。MgO-CaZrO3这种复合物具有良好的烧结性、机械和耐火性能。 MgO-CaZrO3 制备：一些研究者对氧化锆-白云石烧成反应机理进行了研究。从而证实了氧化锆-自云石混合物烧成反应是形成MgO-CaZrO3，复合材料的可行路线。对天然埃及白云石和菱镁矿进行粉碎、研磨和筛分，制备出751um的粉末。通过湿法对一部分粉末进行了化学分析。初始料的化学分析列于表1。根据以下反应式准备了白云石和ZrO2的批料。 CaMg(CO3)2 + ZrO2 = CaZrO3 + MgO + 2CO2 (1) 制备了MgO(来自纯镁砂)与ZrO2等比例的第二批料。白云石-氧化锆和镁砂-氧化锆混合物的烧成反应是制备氧化镁基结构材料的一种方法，与那些从完全纯的化学物质中制备方法相比较更有潜力且成本低。温度超过600℃，白云石与氧化锆反应首先放出CO2，白云石分解形成[CaO-MgO]，然后与氧化锆反应形成。在高温下，在白云石-氧化锆和镁砂-氧化锆复合物中都形成了少量的玻璃相。这是由于存在来自于白云石和镁砂颗粒的少量杂质。通过毛细管作用这些玻璃相扩散到气孔中，这可大大改善烧成工艺。尽管CaO和MgO具有相同的岩盐结构．固溶体的晶格常数却完全不同(分别为0.4811和0．421lnm)CaO和MgO颗粒彼此相互抑制颗粒发育。由于在白云石高温分解期间所形成的CaO是少量，但化学活性强，它很容易与ZrO2选择性进行反应从而形成CaZrO3。并且，CaO向ZrO2扩散形成CaZrO3，从而促进MgO-CaZrO3致密化。 表1 初始料的化学分析/% CaO MgO SiO2 Fe2O3 Al2O3 TiO2 ZrO2 灼烧 白云石 镁砂 氧化锆 30.40 1.35 — 21.20 46.21 — 0.1 0.27 — 0.07 0.37 — 0.15 0.45 — 0.01 — — — — 99 47.20 51.31 — 图5示出了1600℃烧结复合物的横截面和断裂面的显微照片。此图分别示出了MgO-CaZrO3，和MgO-ZrO2：复合物致密和均匀的显微结构。在图5(a)中主要观察到是簇状CaZrO3，(点mz)，除方镁石(点m)直接结合CaZrO3，晶体结合所表现出的规则晶体之外，形成了一个完整致密的显微结构。 图5 MgO-CaZrO3(a)和MgOZrO2(b)复合物的显微结构 在镁质耐火材料中引入CaO 和ZrO2 ,在烧成过程中可生成高熔点的CaZrO3而改善材料的性能。所形成的MgO-CaZrO3耐火材料的性能特点如下: 1) 机械性能：MgO-CaZrO3和MgO-ZrO2复合物的常温耐压强度。发现常温耐压强度随烧成温度增加而快速增