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镁橄榄石—碳系原料制备MgO-SiC-C系复合耐火材料

作　者: 卫迎锋
导　师: 邓承继
学　校: 武汉科技大学
专　业: 材料学
关键词: 镁橄榄石合成机理显微结构抗氧化性能
分类号: TQ175.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

镁橄榄石是一种具有岛状结构的硅酸盐矿物,其化学式为Mg2SiO4或2MgO?SiO2,晶体结构稳定,晶格能大(17572.84kJ/mol),熔点高(1890℃),硬度大(6.5～7.0),密度也较高。镁橄榄石材料的结构和性能特点决定其能够满足冶金等高温行业的使用要求,适合制作耐火材料、冶金炉料、铸造型砂、陶瓷、涂料等产品。本课题中我们以镁橄榄石-碳为原料,在氮气、氩气和还原气氛中通过合成技术来制备MgO-SiC-C系复合耐火材料,同时把原料Fe2O3转化为Fe、Si和C三元碳化物或者是FeSi合金,以此来开发镁橄榄石的新应用。通过XRD和SEM等测试技术,分析物相变化和观察合成产物的微观形貌;通过综合热分析(TG-DTA)研究合成材料的氧化过程。通过研究得出:(1)原料中Fe2O3经过高温烧成后,与SiO2和炭黑发生反应生成了FeSi合金。(2)通过高温烧成反应,M2S与炭黑发生反应生成了MgO和SiC。其中MgO主要以块状物(氩气条件下)和八面体结构(氮气条件下)存在,SiC主要以长条状存在,同时在氮气条件下我们发现了大量的SiC晶须存在。(3)提高烧成温度(实验温度1550℃-1700℃)有利于M2S与炭黑反应的进行,从而有利于MgO和SiC这两种物相的生成;随试样配比中炭黑比例的增加,M2S更易于反应生成MgO和SiC。(4)氮气和氩气气氛条件下,1600℃就可以发现MgO和SiC物相的生成,但是在还原气氛中直到1700℃才发现MgO相的存在,所以在氮气和氩气气氛中更有利于合成反应的进行。(5)氮气气氛条件下合成的MgO-SiC-C系复合粉体的氧化增重达到10%,小于氩气条件下合成复合粉体的氧化增重23%,所以氮气条件下合成粉体抗氧化性能较好。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第一章文献综述  8-17
  1.1 引言  8
  1.2 镁橄榄石材料的研究现状  8-14
    1.2.1 镁橄榄石性能  9
    1.2.2 镁橄榄石质制品的原料  9-10
    1.2.3 镁橄榄石质制品的生产要点  10-11
    1.2.4 镁橄榄石质制品的工艺控制  11-12
    1.2.5 镁橄榄石质制品的开发与应用  12-14
  1.3 碳素原料  14
  1.4 结合剂  14-16
  1.5 本课题的研究目的和内容  16-17
    1.5.1 研究目的  16
    1.5.2 研究内容  16-17
第二章实验原料、设备及方案  17-22
  2.1 引言  17
  2.2 实验原料  17-19
    2.2.1 镁橄榄石  17-18
    2.2.2 炭黑  18
    2.2.3 结合剂  18
    2.2.4 分散剂  18-19
  2.3 主要实验设备  19
  2.4 实验方案  19-20
  2.5 实验过程  20-22
第三章埋碳条件下制备MgO-SiC-C 系复合材料  22-28
  3.1 引言  22
  3.2 实验方法  22-23
    3.2.1 原料配比  22
    3.2.2 实验过程  22-23
  3.3 结果与讨论  23-27
    3.3.1 物相分析  23-24
    3.3.2 反应过程分析  24-25
    3.3.3 试样烧后质量分析  25-26
    3.3.4 显微形貌分析  26-27
  3.4 本章小结  27-28
第四章氩气气氛条件下制备MgO-SiC-C 系复合材料  28-41
  4.1 引言  28
  4.2 实验方法  28-29
    4.2.1 原料配比  28
    4.2.2 实验过程  28-29
  4.3 结果与讨论  29-40
    4.3.1 物相分析  29-34
    4.3.2 显微形貌分析  34-38
    4.3.3 抗氧化性能的研究  38-40
  4.4 本章小结  40-41
第五章氮气气氛条件下制备MgO-SiC-C 系复合材料  41-54
  5.1 引言  41
  5.2 实验方法  41-42
    5.2.1 原料配比  41
    5.2.2 实验过程  41-42
  5.3 结果与讨论  42-53
    5.3.1 物相分析  42-48
    5.3.2 显微形貌分析  48-52
    5.3.3 抗氧化性能分析  52-53
  5.4 本章小结  53-54
第六章总结论  54-55
参考文献  55-57
硕士期间发表论文  57-58
致谢  58

镁橄榄石—碳系原料制备MgO-SiC-C系复合耐火材料

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