Al-Zn復(fù)合低碳MgO-Al2O3-C材料組成、結(jié)構(gòu)與性能的研究.pdf

1、學(xué)校代碼10459學(xué)號200911019080502001密級200911019080502001博士學(xué)位論文AlZn復(fù)合低碳MgOAl2O3C材料組成、結(jié)構(gòu)與性能的研究作者姓名：任楨導(dǎo)師姓名：鐘香崇院士馬成良教授學(xué)科門類：工學(xué)專業(yè)名稱：材料學(xué)培養(yǎng)院系：材料科學(xué)與工程學(xué)院完成時間：2015年3月摘要摘要摘要本文以電熔鎂砂、電熔鎂鋁尖晶石、金屬Al粉、Zn粉和鱗片石墨為主要原料、以熱固性酚醛樹脂為結(jié)合劑，制備了AlZn復(fù)合低碳MgOAl2

2、O3C材料，研究了金屬AlZn對低碳MgOAl2O3C材料高溫機械性能、抗氧化性影響以及它們與物相組成和顯微結(jié)構(gòu)的關(guān)系。研究了在埋碳加熱過程中AlZn復(fù)合低碳MgOAl2O3C材料熱態(tài)抗折強度及結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)果表明：加入Al（2wt%~6wt%）和AlZn（4wt%~6wt%）可以提高該材料的熱態(tài)抗折強度，在高溫階段尤其顯著；在1400?C時，熱態(tài)抗折強度從2MPa（未加金屬的試樣）提高到16~33MPa（AlZn加入量為4wt%~6w

3、t%）。Al復(fù)合低碳MgOAl2O3C材料的熱態(tài)抗折強度的變化可劃分為三段：（1）200~800?C，強度降低；（2）800~1200?C，強度提高；（3）1200~1400?C，強度快速提高。Al的最佳加入量為4wt%。AlZn復(fù)合低碳MgOAl2O3C材料的熱態(tài)抗折強度也可劃分為三段：（1）200~600?C，強度降低；（2）600~1000?C，強度提高；（3）1000~1400?C，強度快速提高。AlZn復(fù)合的最佳加入量為Al4

4、wt%、Zn1wt%。加入Al后，試樣在900?C和1000?C時原位反應(yīng)生成了粒狀A(yù)l4C3和纖維狀A(yù)lN。到1200?C時AlN發(fā)育長大呈針狀，分布在方鎂石骨架中，使材料的結(jié)合方式由原來的碳結(jié)合為主（200~800?C）開始轉(zhuǎn)變?yōu)榉茄趸锝Y(jié)合。而AlZn復(fù)合加入時，在600?C出現(xiàn)AlZn熔融液相，液相中的Al分別與C、N2反應(yīng)，生成Al4C3和AlN，Zn在反應(yīng)中起到了催化作用；其反應(yīng)溫度比單加Al時的分別降低了200?C和100

5、?C，且使材料開始轉(zhuǎn)變?yōu)榉茄趸锝Y(jié)合的溫度降低，從單加Al的1200?C降低至1000?C。反應(yīng)生成了大量纖維狀A(yù)lN晶體，Zn加入量（在0.5wt%~2wt%范圍內(nèi)）越多，AlN晶體就越細。它們交叉連鎖形成網(wǎng)絡(luò)，分布在方鎂石骨架內(nèi)，起到了增強增韌的作用，提高了試樣的熱態(tài)抗折強度。在低碳MgOAl2O3C材料中加入Al（2wt%~6wt%）和AlZn（4wt%~6wt%）后，試樣經(jīng)受熱震試驗后（△T=1100?C，風冷）原位生成了AlN