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摘要
为了提高干熄焦炉斜道支柱用耐火材料的强度与韧性,在莫来石-碳化硅耐火砖中引入不同量的Al粉(其质量分数分别为2%、4%、6%和8%),并研究了Al粉粒径(中位粒径分别为74、38和13μm)、氮化温度(600、850、1 000和1 200℃)及催化剂(分别为纳米Fe粉与氮化硅铁,外加质量分数均为0. 5%)对其在氮气气氛下烧成后结构与性能的影响。结果表明:随着Al粉加入量的增加,试样的高温抗折强度逐步提高,Al粉的加入量(w)为6%时,其高温抗折强度可达41. 3 MPa,是普通莫来石-碳化硅耐火砖的3倍以上;在5 MPa载荷作用下,经7次循环后,1 400℃时普通莫来石-碳化硅耐火砖试样发生断裂,而添加Al粉的试样在18 MPa载荷作用下还可继续承受载荷循环作用;升温至800℃左右,材料中的Al与N2反应生成AlN,继续升高温度或延长保温时间,生成了AlN晶须;添加微量的纳米Fe粉催化剂,600℃氮化气氛处理后即生成了AlN,850℃形成了AlN晶须,从而使试样的强度和韧性显著提高。综合考虑各项性能,Al粉的适合加入量为6%(w),最佳Al粉的中位粒径为38μm,最佳催化剂为纳米Fe,其对应的最佳氮化温度为850℃。
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