高溫氮化制備氮化物-氧化物-碳復合材料及成鍵方式的研究.pdf

1、含碳耐火材料（Al2O3-C和MgO-C耐火材料）具有良好的抗熱震穩(wěn)定性和抗渣性能，被廣泛應用在煉鋼等高溫領域，然而含碳耐火材料內部無法形成有效的的化學結合，影響材料的力學性能。本文采用高溫原位氮化反應制備性能優(yōu)異的Sialon-Al2O3-C(SAC)和Si3N4-MgO-C(SMC)復合材料，實現(xiàn)了氧化物與氮化物、氮化物和石墨之間的界面結合，并研究了材料內部不同相界面間的成鍵方式。首先研究了不同硅粉加入量對SAC和SMC材料的物相組

2、成、氮化物形貌及復合材料性能的影響。其次，研究了SAC和SMC材料內部氧化物與氮化物、氮化物和石墨之間的界面結合，并分析基質對SAC和SMC材料界面結合的影響。最后，通過X射線光電子能譜(XPS)研究了SAC和SMC材料內部不同相界面間的成鍵方式，為氮化物-氧化物-碳復合耐火材料內部的成鍵提供理論基礎。
　　本研究主要內容包括：⑴不同的硅粉加入量影響SAC和SMC材料的性能。當硅粉含量為10wt％時，SAC材料中β-Sialon的

3、晶粒尺寸最大，材料的耐壓強度較高，整體性能較好。在SMC材料中，隨著硅粉加入量的增加，β-Si3N4的晶粒尺寸呈現(xiàn)先增大后降低的趨勢。當硅粉含量為16wt％時，材料的耐壓強度較高，整體性能較好。⑵采用TEM和HRTEM觀察制備的SAC和SMC材料的界面結合。SAC材料內部可以形成β-Sialon和Al2O3、β-Sialon和石墨的界面結合，SMC材料中可以形成β-Si3N4和MgO和β-Si3N4和石墨的界面結合。另外，基質組成影響材