改性石墨及添加物對低碳鎂碳材料結構與性能的影響.pdf

1、碳復合耐火材料是一類重要的耐火材料,其低碳化不僅可以減少耐火材料對鋼水的增碳污染,而且對節(jié)約石墨資源和降低能源消耗有利。本文綜述了低碳鎂碳耐火材料的發(fā)展概況及存在的主要問題,采用液相浸漬法對石墨進行表面改性,利用工業(yè)廢渣和工業(yè)氧化鋁合成低膨脹CA2材料,研究了添加改性石墨和不同含量CA2材料對低碳鎂碳材料的常規(guī)物理性能、抗熱震性能、抗氧化性能和抗渣侵蝕性能的影響,通過X-射線衍射儀、場發(fā)射掃描電子顯微鏡分析了材料顯微結構與性能之間的關系

2、。得出的結論如下:
　　 (1)石墨經(jīng)硝酸鎳溶液包覆改性處理后,與酚醛樹脂混合,經(jīng)1100℃埋炭處理,在石墨表面生成了一維納米結構碳。將這種未經(jīng)埋炭處理的改性石墨作為碳源用于低碳鎂碳材料的制備,經(jīng)相同的條件熱處理后,發(fā)現(xiàn)材料中有大量的納米纖維生成。結合能譜分析,發(fā)現(xiàn)該纖維不是一維納米結構碳,而可能是Al4C3、AlN、AlON和MgAlON。材料的抗渣性變化不大,抗氧化性稍有提高,但由于納米纖維的增強增韌作用,抗熱震性能得到明顯

3、改善。
　　 (2)利用工業(yè)廢渣和工業(yè)氧化鋁制備了不同含量CA2的1＃、2＃兩種添加物,燒成溫度以1600℃為宜,保溫3小時,燒成后顯氣孔率分別為25.32％、16.02%,體積密度分別為2.74g/cm3、2.60g/cm3。兩種添加物的物相組成主要為鎂鋁尖晶石和二鋁酸鈣。根據(jù)Al2O3-MgO-CaO三元系統(tǒng)相圖估算,二者物相組成依次分別為56wt%、28wt%;62wt%、38wt%,此外,1＃添加物中還存在約16wt%的

4、六鋁酸鈣。
　　 (3)將所制得的1＃、2＃添加物以及工業(yè)廢渣分別替代部分鎂砂細粉加入到低碳鎂碳磚中,三者均可以降低材料的熱膨脹系數(shù),盡管材料的高溫抗折強度有所降低,但提高了材料的高溫抗折強度/高溫彈性模量指數(shù)Re/E,因而,有效地改善了材料的熱震穩(wěn)定性。相比之下,2＃添加物對試樣的熱震穩(wěn)定性改善效果最佳。
　　 (4)隨著2＃添加物加入量的增大,低碳鎂碳材料的抗氧化性能下降,但均優(yōu)于未添加2＃添加物的試樣;材料的熱膨脹