MgAlON材料的合成与性能分析的研究工作,研究了矾土基合成单相MgAlON材料的工艺参数对材料的微观组织结构的影响。以降低生产成本和降低烧成温度为目的,在原料中引入MgO粉,以使其烧成温度降低,所得产物应为MgAlON;分别进行了以Al" />
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MgAlON复合材料的研制及应用

作　者: 段斌文
导　师: 梁辉；徐跃华
学　校: 天津大学
专　业: 材料工程
关键词: MgAlON AlON 耐火材料 抗氧化性能 浇注料
分类号: TQ175.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


采用传统烧结法开展了单相AlON 的学位论文">MgAlON材料的合成与性能分析的研究工作,研究了矾土基合成单相MgAlON材料的工艺参数对材料的微观组织结构的影响。以降低生产成本和降低烧成温度为目的,在原料中引入MgO粉,以使其烧成温度降低,所得产物应为MgAlON;分别进行了以Al粉代替AlN再进行氮化,矾土代替Al2O3粉,纳米Al2O3粉代替Al2O3粉等工艺实验,研究了合成产物的组织结构特征;实施了以Air代替N2,以及用碳黑代Al粉进行埋碳烧结的实验,得到了合成MgAlON的最佳方案,同时也对其性能进行了检测。在耐火材料领域探索AlON材料的应用潜力,其中MgO的固溶掺杂对AlON影响的研究是本文的创新性工作之一。研究表明,只有MgO含量为8%（wt）时,N的相对含量、Al的相对含量以及AlN的相对含量同时达最大值,此时MgAlON的合成效果被认为最好;从经济效果来说,矾土在空气中C化这一方案更适合工业生产;采用纳米Al2O3粉合成MgAlON材料时,在相对较低的温度下,结合埋碳并通氮气的条件,能够合成单相的MgAlON。MgAlON材料防氧化措施的研究结果表明,抗氧化剂的种类和加入方式对防氧化效果有显著的影响。当抗氧化剂以单一形式加入时,B4C的防氧化效果最好,金属Si粉次之,SiC基本上起不到防氧化作用。金属Si粉和B4C组成的复合抗氧化剂的防氧化效果明显优于单一抗氧化剂。在Al2O3-SiC-C质铁沟浇注料中加MgAlON合成料的研究表明,MgAlON加入量控制在15%以内时,所得制品的显气孔率、耐压强度、抗折强度以及抗渣性能都有所改善,但施工性能没有显著变化。

全文目录


中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 文献综述  7-29
  1.1 引言  7-10
  1.2 结构  10-11
  1.3 AlON的合成  11-15
    1.3.1 合成AlON 的方法  11-14
      1.3.1.1 固态反应法  12
      1.3.1.2 碳热还原氮化法  12-13
      1.3.1.3 金属铝粉的氧化氮化法  13
      1.3.1.4 化学气相沉积法  13
      1.3.1.5 微波合成法  13-14
      1.3.1.6 等离子弧熔融法  14
    1.3.2 反应烧结机理  14
    1.3.3 氧氮化铝的烧结  14-15
  1.4 AlON的性能  15-20
  1.5 AlON 材料在耐火材料领域中的应用  20-22
  1.6 AlON特性的评价  22
  1.7 MgAlON 材料  22-28
    1.7.1 AlON 与MgAlON的相关性  23-24
    1.7.2 MgAlON 的组成和结构  24-25
    1.7.3 MgAlON 的热力学性能  25-27
    1.7.4 MgAlON的氧化动力学  27-28
  1.8 本课题的主要研究内容  28-29
第二章 MgAlON的合成  29-39
  2.1 矾土基MgAlON合成  29-35
    2.1.1 矾土基MgAlON合成的方案  30
    2.1.2 矾土基MgAlON合成的试验分析  30-31
    2.1.3 矾土基MgAlON合成试验的主要原料  31
    2.1.4 矾土氮化合成MgAlON试样的制备  31-33
    2.1.5 矾土埋碳合成MgAlON试样的制备  33-34
    2.1.6 小结  34-35
  2.2 引入纳米Al_2O_3 粉合成MgAlON的探索  35-39
    2.2.1 矾土埋碳合成MgAlON试样的制备  35-36
    2.2.2 纳米Al_2O_3 粉合成MgAlON试样的制备  36
    2.2.3 实验结果与分析  36-38
    2.2.4 本章小结  38-39
第三章 MgAlON防氧化剂的探索  39-44
  3.1 氧化和抗氧化剂作用的热力学分析  40-41
  3.2 MgAlON 材料防氧化剂的选择  41
  3.3 防氧化剂的化学成份  41
  3.4 实验过程  41-42
  3.5 抗氧化实验配方（以下比例为质量比）  42
  3.6 抗氧化实验配方（以下比例为质量比）  42-43
  3.7 本章小结  43-44
第四章 MgAlON在耐火材料中的应用  44-48
  4.1 原料  44
  4.2 试样的制备  44-45
  4.3 实验结果与分析  45-46
    4.3.1 用MgAlON 合成料替代SiC  45-46
    4.3.2 用MgAlON 合成料替代部分棕刚玉和亚白刚玉  46
  4.4 本章小结  46-48
第五章 结论  48-49
参考文献  49-52
发表论文和科研情况说明  52-53
致谢  53

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 硅酸盐工业 > 耐火材料工业 > 基础理论
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