添加硅的SiC基浇注料的碳化、氮化改性及结合的体系的影响的研究.ppt

* * 添加硅的SiC基浇注料的碳化、氮化改性及结合体系的影响研究 河南科技大学高温材料研究院 2012年8月3日 碳化硅和SiC耐火材料 高温结合相 氧化物结合相 粘土 二氧化硅 莫来石 刚玉 非氧化物结合相 氨化硅 碳化硅 塞隆（SiAlON） 氧氮化硅（Si2N2O) 什么是塞隆（SIalon) Sialon:Al2O3固溶到Si3N4晶格中形成的固溶体，包括α-Sialon、β-Sialon、O’-Sialon、X相以及一系列多型体。 合成Sialon的反应原理 氮化反应： 3Si+2N2 Si3N4 生成Si2N2的反应： 3Si+SiO2+2N2 2Si2N2O 生成β-Sialon的反应： （6-z）si+z/3Al+z/3Al2O3+（8-z）N2 Si6-zAlzOzN8-z 生成O’-Sialon的反应： （2-x)Si2N2O+xAl2O3 2Si2-xAlxO1+xN2-x 其中，0＜z＜4.2；0＜x＜0.2 氧氮化硅 氧氮化硅是一种优良的高温结合相，Si2N2O可由Si或SiO2与Si3N4在N2和O2气氛下或埋炭条件下反应生成，方程式为： 2Si+N2+1/2 O2 Si2N2O 3Si+2N2+SiO2 2Si2N2O Si3N4+SiO2 2Si2N2O 2Si+N2+CO Si2N2O 非氧化物结合的碳化硅耐火制品 1、氮化硅结合碳化硅（Si3N4-SiC）： 具有良好的物化性能、高温性能，使用温度达1500℃，在磨具、冶金和日用、电子陶瓷等行业得到广泛应用。 2、塞隆结合碳化硅（SiAlON-SiC）： 与Si3N4-SiC砖相比，显示出更高的抗熔融碱盐侵蚀和抗铁水冲刷能力，高温强度，抗氧化性，热震稳定性能更优。 3、氮氧化硅结合碳化硅（ Si2N2O-SiC）： Si2N2O兼有SiO2和Si二者的部分特点，是一种优良的高温结合相。与Si3N4有相似的性能，但其抗氧化性优于后者。 碳化硅基浇注料预制件 浇注成形的优点： 成形大尺寸，薄壁等异形构件； 更大的临界粒度；更均一的组织结构； 生产过程简化；生产成本降低。 须探明的关键问题： 结合体系的适应性 单质硅的反应 与淡化制品制备工艺的差异 氮化程度和效果的评价…… 碳化硅基浇注料预制件的探索 氮化物（Sialon、氧氮化硅）结合（浇注成形+氮化）： 硅粉加入量、粒度的研究 淡化热处理制度的优化 不同结合体系的影响 性能优化 碳化硅自结合（浇注成形+碳化）： 不同成形方式（机压成形和浇注成形）试样性能的对比 硅粉加入量及炭化热处理制度 碳化工艺对制品性能的影响 超低水泥结合 临界粒度5mm，CA水泥量2.5%。 9 4.5 10.5 76.0 S9-1500 9 4.5 10.5 76.0 S9-1420 9 4.5 10.5 76.0 S9-1300 7 6.5 10.5 76.0 S7-1500 7 6.5 10.5 76.0 S7-1420 7 6.5 10.5 76.0 S7-1300 56 8.5 10.5 76.0 S5-1500 5 8.5 10.5 76.0 S5-1420 5 8.5 10.5 76.0 S5-1300 Si WFA MS+RA +CA SiC-aggregates andpowders Specimen lable 试样的配比（wt%） Formulation of specimens 小结 应用“原位耐火材料”的理念，通过振动浇注料成形+高温氮化的方法得到赋予高冷/热态强度网络结构的原位Sialon结合的碳化硅基耐火制品。 随氮化温度从1300℃-1500℃和金属硅的加入量从5-9%的增加，试样的冷态和热态强度增加。1420℃氮化后，硅含量9%的试样性能最好，1200℃的热态强度达50MPa以上。但1400℃的HMOR却降到35MPa以下。 不同结合体系的影响 临界粒度：5mm - 4.5 4.5 加水量（外加） 10.0 0 0 二氧化硅溶胶 0 5.0+3.0 0 二氧化硅微粉+水硬性氧化铝（MS+HA） 0 0 5.0+3.0 二氧化硅微粉+铝酸钙水泥（MS+CAC） 9.0 9.0 9.0 硅粉（-200目） 12.0 12.0 12.0 白刚玉粉（-200目） 71.0 71.0 71.0 SiC颗粒和细粉 S3 S2