学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

ZrO_2-C-ZrB_2复合材料的制备及其性能研究

作　者: 王德伟
导　师: 李友芬
学　校: 北京化工大学
专　业: 材料学
关键词: 二硼化锆 ZrO2-C-ZrB2复合材料 抗渣侵蚀性 抗氧化性 氧化动力学
分类号: O611.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 166次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


二硼化锆（ZrB2）由于具有高熔点、高硬度,高导热率等优良性能,是一种性能优异的耐高温材料,具有广泛的应用前景,作为添加剂在耐火材料中主要用于提高抗渣侵蚀性能和含碳材料的抗氧化性能。本课题首先分别研究了铝热法和碳热法制备ZrB2;将ZrB2添加到ZrO2-C耐火材料中部分替代ZrO2或C制成ZrO2-C-ZrB2复合材料,测量了材料的常规力学性能,研究了材料作为浸入式水口渣线材料的抗侵蚀性能,利用XRD和SEM及能谱进行物相分析和显微观察,并分析侵蚀机理;通过综合热分析仪进行材料的等温与非等温氧化动力学研究,建立了等温氧化动力学模型,计算氧化活化能及分析了氧化机理。实验结果表明:1、采用B4C、C还原法,1550℃保温2h,可得到含量为93.2%的ZrB2,颗粒尺寸在5-20μm范围内;用硼砂、锆英砂在铝热条件下,1550℃保温2h所得产物中主要物相为ZrB2、Al2O3和ZrO2,其中ZrB2的含量最大达到40.0%。2、随ZrB2替代量的增加,材料的抗渣侵蚀性明显提高。侵蚀机理为ZrB2氧化后生成的B2O3同熔渣中的Al、Si、Ca等元素作用生成低熔点的硼酸盐熔体,包覆在试样表面,阻止了渣的进一步渗透。低碳和无碳的耐火材料试样在高ZrB2含量下具有最佳的抗渣侵蚀性。3、材料抗氧化性随ZrB2含量增加而提高,其机理为富含B2O3的玻璃相覆盖在石墨表面,堵塞气孔和气体扩散通道。利用等温动力学方程建立材料的氧化动力学模型。分析表明,试样在800℃时的氧化过程仅有化学反应控速阶段和化学反应与气体扩散共同作用的混合控速阶段。900～1100℃的氧化过程为前期是化学反应控速阶段,中期为混合控速阶段,后期为扩散控速阶段。4、采用模式函数法分析复合材料的非等温氧化动力学,得到材料的非等温氧化机理模式为随机成核,表观氧化动力学参数为:Ea=95.703kJ·mol-1,1gA=8.760min-1。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-17
第一章 绪论  17-31
  1.1 引言  17
  1.2 二硼化锆的基本性质、制备与应用  17-23
    1.2.1 二硼化锆的基本性质  17-18
    1.2.2 二硼化锆的制备研究现状  18-21
    1.2.3 二硼化锆在耐火材料中的应用  21-23
  1.3 浸入式水口及二硼化锆在其材质中的应用  23-26
    1.3.1 浸入式水口简介  23-24
    1.3.2 浸入式水口材质的发展  24-26
    1.3.3 影响浸入式水口寿命的关键因素  26
    1.3.4 二硼化锆在浸入式水口材质中的应用  26
  1.4 无碳功能耐火材料的研究进展  26-28
  1.5 本课题研究的目的、意义及主要内容  28-31
    1.5.1 本课题研究的目的和意义  28
    1.5.2 本课题研究的主要内容  28-31
第二章 实验方法与过程  31-39
  2.1 实验原料及设备  31-33
    2.1.1 实验原料  31-32
    2.1.2 实验设备  32-33
  2.2 ZrB_2的合成  33-34
    2.2.1 B_4C、C还原法合成ZrB_2  33
    2.2.2 铝热法合成ZrB_2  33-34
  2.3 ZrO_2-C-ZrB_2复合材料的制备  34-35
  2.4 材料的基本性能测试  35-39
    2.4.1 体积密度及显气孔率  35-36
    2.4.2 抗折强度  36
    2.4.3 耐压强度  36-37
    2.4.4 抗渣性  37
    2.4.5 抗氧化性  37
    2.4.6 差热热重(DTA-TG)分析  37-38
    2.4.7 物相分析  38
    2.4.8 显微结构观察  38-39
第三章 ZrB_2的合成研究  39-49
  3.1 引言  39
  3.2 B_4C、C还原法合成ZrB_2  39-42
    3.2.1 XRD分析  39-41
    3.2.2 SEM分析  41-42
  3.3 铝热还原法合成ZrB_2  42-47
    3.3.1 合成温度对产物的影响  42-45
    3.3.2 保温时间对产物的影响  45
    3.3.3 原料配比对产物的影响  45-46
    3.3.4 合成颗粒的显微观察  46-47
  3.4 本章小结  47-49
第四章 ZrB_2替代ZrO_2的ZrO_2-C-ZrB_2体系的抗渣侵蚀性研究  49-57
  4.1 引言  49
  4.2 力学性能  49-52
    4.2.1 体积密度和显气孔率  49-50
    4.2.2 抗折强度  50-51
    4.2.3 耐压强度  51-52
  4.3 抗渣侵蚀性  52-55
    4.3.1 侵蚀断口分析  52-53
    4.3.2 ZrB_2含量对渣侵蚀性能的影响  53-54
    4.3.3 侵蚀机理分析及讨论  54-55
  4.4 本章小结  55-57
第五章 ZrB_2替代ZrO_2的ZrO_2-C-ZrB_2体系的抗氧化性研究  57-71
  5.1 引言  57
  5.2 抗氧化性  57-62
    5.2.1 ZrB_2加入量对氧化层厚度的影响  57-58
    5.2.2 ZrB_2含量对氧化质量的影响  58-60
    5.2.3 氧化层显微结构分析  60-61
    5.2.4 机理分析  61-62
  5.3 氧化动力学研究  62-69
    5.3.1 差热热重分析  63
    5.3.2 等温氧化  63-64
    5.3.3 氧化动力学模型推导  64-66
    5.3.4 氧化动力学实验研究  66-69
  5.4 本章小结  69-71
第六章 ZrB_2替代 C的ZrO_2-C-ZrB_2体系研究  71-85
  6.1 引言  71
  6.2 物理性能  71-72
    6.2.1 体积密度  71
    6.2.2 烧成前后的质量变化率  71-72
  6.3 抗渣侵蚀性  72-76
    6.3.1 ZrB_2含量对渣侵蚀性能的影响  72-73
    6.3.2 XRD分析  73-74
    6.3.3 侵蚀断口的扫描电镜分析  74-76
  6.4 抗氧化性  76-78
    6.4.1 氧化层厚度  76
    6.4.2 氧化前后质量变化  76-77
    6.4.3 显微结构分析  77-78
  6.5 氧化动力学  78-83
    6.5.1 材料的非等温氧化性能  79-80
    6.5.2 材料的非等温氧化动力学和机理  80-83
  6.6 本章小结  83-85
第七章 结论  85-87
参考文献  87-91
致谢  91-93
研究成果及发表的学术论文  93-95
作者简介  95-97
导师简介  97-98
附件  98-99

相似论文

  1. 不同属种肉类对大鼠生长、消化代谢及抗氧化性的影响,S865.12
  2. 曝气塔中气—液传质及对臭氧高级氧化动力学的影响,X703
  3. U71Mn钢高温氧化动力学实验研究,TG142.15
  4. 稀土微合金化Cu-Cr合金内氧化动力学及其性能研究,TG146.11
  5. Ag（Ⅲ）配合物氧化特种氨基酸和α-醇的反应动力学及机理研究,O643.12
  6. Hastelloy X合金的添加对Ti（C，N）基金属陶瓷组织和高温抗氧化性的影响,TG148
  7. 几种热轧钢板氧化动力学及热处理过程研究,TG335.11
  8. 纳米纯铁的热稳定性及其氧化动力学研究,TB383.1
  9. Fe-Cr-xMn系统合金的氧化机理研究及金属Ni支撑SOFC的制备与表征,TM911.4
  10. 大豆蛋白的水解及类蛋白反应对其抗氧化性的影响,TS201.21
  11. 氧化脱硫技术研究,TE624.5
  12. 芦苇叶黄酮类化合物提取、分离、鉴定及抗氧化性研究,TQ914.1
  13. 腈纶废水深度氧化处理技术研究,X703.1
  14. 新疆药桑抗氧化性成分的研究,TS255.1
  15. 高强不锈钢机械能助渗铝工艺研究,TG156.8
  16. 手性Salen配合物的合成及其不对称催化性能的考察,O643.36
  17. 锦灯笼新鲜果实与异色瓢虫化学成分的研究,R284.1
  18. 过渡金属离子催化Ce（Ⅳ）氧化反应动力学及机理,O643.32
  19. Fe-Cr-xMn系列合金的氧化机理研究及金属Ni支撑SOFC的制备与表征,TM911.4
  20. 水中微量高锰酸钾的测定及其氧化双酚A的研究,TU991.2
  21. Alcalase蛋白酶水酶法提取石榴籽油的条件及功能性评价,TS224

中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 无机化学 > 化学元素与无机化合物 > 性质
© 2012 www.xueweilunwen.com