顽火辉石—碳化硅复相陶瓷的制备与性能研究

来源 :内蒙古工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:good_loloo
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原顽火辉石-碳化硅复相陶瓷(MgSiO3-SiC)具有高温抗熔体侵蚀性能和硬度高的特性,在冶金、化工和建材等领域得到广泛应用。碳化硅性能优异,可以提高陶瓷材料的耐高温性能及降低陶瓷的热膨胀性等。目前,由于制备工艺复杂,对原料品质要求较高,镁质硅酸盐-碳化硅复相陶瓷的研究还比较少,因此限制了复相陶瓷的生产。寻求简单的制备工艺和价格低廉的原料对该陶瓷的应用具有重要意义。本论文以工业镁砂、碳化硅及天然风积沙作为主要原料,设计了四种不同配比的复合陶瓷,成功制备出了原顽火辉石-碳化硅复相陶瓷。使用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)等手段对陶瓷的表面形貌及相组成进行了分析,对样品的密度、收缩率、显气孔率、吸水率及热膨胀率等性能进行了测试。制备的原顽火辉石-碳化硅复相陶瓷除了原顽火辉石、碳化硅主相外,还有少量镁橄榄石、石英及玻璃相,其含量与烧结温度有关。当碳化硅添加量为50 wt%、氟化钙添加量为5 wt%、烧结温度为1300℃时,陶瓷中碳化硅相含量最高可达37.5%左右,但随着烧结温度的增加,碳化硅相含量逐渐减少;当碳化硅添加量为15 wt%、氟化钙添加量为8.5 wt%、烧结温度为1300℃时,原顽火辉石相含量最高可达65%左右,但随着烧结温度的增加,原顽火辉石相含量逐渐减少;石英及玻璃相则随烧结温度的增加有不同程度的增大。当碳化硅添加量为15 wt%、氟化钙添加量为8.5 wt%、烧结温度为1500℃时,原顽火辉石-碳化硅复相陶瓷的烧结收缩率最大达到27.5%左右,同时陶瓷吸水率及显气孔率达到最低;体积密度值达到最大在2.7 g/cm3左右。当碳化硅添加量为30 wt%,氟化钙添加量为7 wt%,烧结温度为1400℃时,复相陶瓷弯曲强度最大达到183.18 MPa。碳化硅添加量为50 wt%,氟化钙添加量为5wt%,烧结温度为1500℃时,复相陶瓷硬度达到最高值994.67 HV。此时,陶瓷的热膨胀率及热膨胀系数最低。
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