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土壤聚合物的制备及其对刚玉质浇注料性能的影响

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耐火材料 2024年第2期58卷 104-109页

作者：杨德凯王周福刘浩马妍王玺堂周晶武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081

为了寻找安全且价格低廉的盐类激发剂制备土壤聚合物,将广西高岭土在850℃保温4 h得到轻烧后的偏高岭土,再分别添加不同量(分别为偏高岭土质量的3%、4%和5%)的缩合磷酸铝、磷酸锂、硅酸锂作为添加剂制备了土壤聚合物。随后分别将硅酸锂... 详细信息

为了寻找安全且价格低廉的盐类激发剂制备土壤聚合物,将广西高岭土在850℃保温4 h得到轻烧后的偏高岭土,再分别添加不同量(分别为偏高岭土质量的3%、4%和5%)的缩合磷酸铝、磷酸锂、硅酸锂作为添加剂制备了土壤聚合物。随后分别将硅酸锂、磷酸锂、缩合磷酸铝与偏高岭土混合物加入到刚玉质浇注料体系中,并与铝酸钙结合刚玉质浇注料的性能进行对比。研究了添加剂对制备的土壤聚合物凝结时间、物相组成和显微结构的影响,以及土壤聚合物对浇注料性能的影响。结果表明:1)土壤聚合物的凝结时间随添加剂添加量的增加而增加,凝结时间在2~5 h,优选添加量为4%(w);2)在20℃时,缩合磷酸铝与偏高岭土生成胶凝性的SiP_(2)O_(7),硅酸锂、磷酸锂与偏高岭土反应生成LiAlSiO_(4),同时形成类似层状结构物质或胶凝膜附着在偏高岭土表面,使得土壤聚合物产生胶凝作用;3)1100℃时土壤聚合物逐渐形成莫来石,层状偏高岭土颗粒变薄并交叉连接;1600℃时土壤聚合物完全莫来石化,形成相互交叉连接的针棒状结构,并有少量液相生成使得试样更加致密;4)土壤聚合物同比例替代铝酸钙水泥作为结合剂制备的浇注料,在性能方面与铝酸钙水泥结合的浇注料相比有一定的差距。

关键词：土壤聚合物添加剂凝结时间莫来石

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连铸用铝碳耐火材料微结构调控研究进展

材料导报 2023年第1期37卷 63-72页

作者：王玉龙王周福王玺堂刘浩马妍武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室武汉430081

铝碳耐火材料是连铸高温功能部件的常用材料之一,但随着钢铁连铸技术的不断发展,传统材料已不能满足要求。因此研究者常通过对原料的设计和工艺参数的优化使耐火材料在一定温度下具有特定的碳质原料自身结构、衍生碳结构和原位生成陶瓷... 详细信息

铝碳耐火材料是连铸高温功能部件的常用材料之一,但随着钢铁连铸技术的不断发展,传统材料已不能满足要求。因此研究者常通过对原料的设计和工艺参数的优化使耐火材料在一定温度下具有特定的碳质原料自身结构、衍生碳结构和原位生成陶瓷相结构,即通过微结构调控的方法使材料具备良好的力学性能和抗热震性能,从而使铝碳功能部件适应连铸技术的发展需要。铝碳耐火材料的碳质原料结构按照特征可分为宏观片状、蠕虫状、纳米球状、管状等众多类型。研究表明,虽然具体机制不同,但这些特殊结构的存在通常对材料抗热震性能的提升有一定积极作用。衍生碳结构根据产生途径可分为残留的碳原子聚集体和气相沉积而成的新碳结构。对于酚醛树脂产生的碳原子聚集体,其本身难以石墨化,因此研究主要集中在催化石墨化方向。对于气相沉积碳,因为其生成常需要催化剂,所以研究主要集中在催化剂的催化机理及其对沉积碳结构的调控方向。而研究亦发现石墨化碳和气相沉积碳的存在往往有利于材料力学性能和抗热震性能的提升。原位生成陶瓷相结构依据控制因素可分为遗传控制和条件控制两类。前者结构与反应物原结构类似,受限制较大。而后者结构受工艺条件的影响更显著,更满足微结构调控的需要。一般认为,各原位陶瓷相的存在均与力学性能的提升联系紧密。而材料的力学性能及抗热震性能除了受到微结构形态特性影响外,还受到结构的物相特性及其分布等因素的影响。因此,必须采用合适的原料和工艺手段对特定微结构的形态、物相和分布进行整体调控以确保材料性能的提升。本文归纳了连铸用铝碳耐火材料中微结构调控的研究进展,分别对碳质原料自身结构、衍生碳结构、原位生成陶瓷相结构以及影响材料力学等性能的其他因素等进行了介绍,分析了目前研究的不足并展望了未来的研究方向,以期为高性能连铸用铝碳耐火材料的设计提供参考。

关键词：连铸用铝碳耐火材料微结构调控原料设计工艺参数优化高温功能部件

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耐火浇注料防爆裂研究进展

硅酸盐学报 2022年第6期50卷 1762-1774页

作者：王玉龙王周福王玺堂刘浩马妍姜鹏程武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室武汉430081

浇注料具有能耗低、工艺简单、便于机械化施工等优点,是耐火材料行业绿色发展的重要组成部分之一。但含水浇注料在温度梯度导致的热应力和水蒸气导致的内部压力共同作用下,在干燥升温过程中易发生结构损伤乃至爆裂破坏,从而缩短构件寿... 详细信息

浇注料具有能耗低、工艺简单、便于机械化施工等优点,是耐火材料行业绿色发展的重要组成部分之一。但含水浇注料在温度梯度导致的热应力和水蒸气导致的内部压力共同作用下,在干燥升温过程中易发生结构损伤乃至爆裂破坏,从而缩短构件寿命并造成经济、资源损失。本工作从浇注料防爆裂的角度出发,就爆裂发生的基本机理、典型结合体系的微观结构与抗爆裂性能、防爆手段、测试手段、数值模拟等方面分别进行论述,并提出了相关发展展望。

关键词：浇注料爆裂爆裂机理结合体系防爆手段干燥测试干燥模型

活性镁铝尖晶石的合成及其抗铜熔炼渣侵蚀机理

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中南大学学报（自然科学版） 2023年第5期54卷 1720-1729页

作者：全正煌王周福刘浩马妍王玺堂董云洁邓承继武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081

为寻找无铬化耐火材料在铜冶金领域的替代材料,制备高致密度镁铝尖晶石材料,探究镁铝尖晶石材料抗铜熔炼渣侵蚀机理。采用轻烧氧化镁与工业氧化铝为主要原料,经不同轻烧温度合成活性镁铝尖晶石,并对其烧结性能进行表征,利用静态坩埚法,... 详细信息

为寻找无铬化耐火材料在铜冶金领域的替代材料,制备高致密度镁铝尖晶石材料,探究镁铝尖晶石材料抗铜熔炼渣侵蚀机理。采用轻烧氧化镁与工业氧化铝为主要原料,经不同轻烧温度合成活性镁铝尖晶石,并对其烧结性能进行表征,利用静态坩埚法,研究镁铝尖晶石材料抗铜熔炼渣侵蚀能力。研究结果表明:合成的活性镁铝尖晶石原料的晶粒粒径小,烧结活性高的标准活性镁铝尖晶石原料的最适宜轻烧温度为1 400℃。所合成活性尖晶石原料在1 750℃保温3 h后可烧结合成致密尖晶石材料,致密尖晶石材料中尖晶石晶粒发育良好,呈致密镶嵌结构,晶粒分布均匀,平均粒径在7.26μm左右,材料密度达3.29 g/cm^(3),显气孔率为3.53%。镁铝尖晶石与铜熔炼渣反应可形成液相与Mg(Fe^(2+))Al(Fe^(3+))_(2)O_(4)尖晶石相;且材料致密化程度对抗渣渗透起关键作用,对比传统工业上应用的电熔尖晶石原料,所合成出的活性尖晶石表现出较高烧结活性,可提高材料致密化程度,从而提高材料抗渣渗透能力。

关键词：轻烧温度活性镁铝尖晶石致密化铜熔炼渣

Al_2O_3-SiC复相陶瓷材料制备方法的研究现状

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耐火材料 2007年第2期41卷 141-143页

作者：徐圣王玺堂武汉科技大学高温陶瓷与耐火材料湖北省重点实验室武汉430081

简要论述了Al2O3-SiC复相陶瓷材料的常用制备方法,如无压烧结法、热压烧结法、气压烧结法和溶胶-凝胶法等,重点介绍了碳热还原法。对以不同原料制备Al2O3-SiC复相陶瓷材料的碳热还原法进行了比较,指出了这方面研究的不足之处和下一步研... 详细信息

简要论述了Al2O3-SiC复相陶瓷材料的常用制备方法,如无压烧结法、热压烧结法、气压烧结法和溶胶-凝胶法等,重点介绍了碳热还原法。对以不同原料制备Al2O3-SiC复相陶瓷材料的碳热还原法进行了比较,指出了这方面研究的不足之处和下一步研究的方向。

关键词：氧化铝碳化硅复相陶瓷碳热还原法

添加Al粉、Si粉对镁铝尖晶石质免烧耐火材料结构与性能的影响

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耐火材料 2022年第5期56卷 380-385页

作者：周连卓王周福王玺堂刘浩马妍全正煌武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081

采用烧结镁铝尖晶石为主要原料,以酚醛树脂为结合剂,分别以2%、4%和6%(w)的Al粉,以及在4%(w)的Al粉基础上复合添加1%、2%(w)的Si粉为添加剂,制备了镁铝尖晶石质免烧耐火材料试样,研究了不同热处理温度(1000、1400和1600℃分别保温3 h)... 详细信息

采用烧结镁铝尖晶石为主要原料,以酚醛树脂为结合剂,分别以2%、4%和6%(w)的Al粉,以及在4%(w)的Al粉基础上复合添加1%、2%(w)的Si粉为添加剂,制备了镁铝尖晶石质免烧耐火材料试样,研究了不同热处理温度(1000、1400和1600℃分别保温3 h)下Al粉、Si粉添加剂对镁铝尖晶石质免烧耐火材料性能及结构的影响。结果表明,Al粉添加剂的引入能大幅提高试样1000和1400℃烧后的常温抗折强度,同时在基质中形成AlN增强相,大幅提高了试样在1400℃下的高温抗折强度,但1600℃热处理后,对强度影响不大;Al粉、Si粉复合添加剂会在基质中形成低熔点化合物,大幅降低了Al粉、Si粉复合添加试样的高温抗折强度,但低熔点相的存在促进了烧结,提高了其致密度和常温抗折强度,且降低了其升温过程中的体积变化,其在各个温度热处理后常温抗折强度均高于添加Al粉试样的。

关键词： Al粉 Si粉镁铝尖晶石免烧耐火材料强度

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酚醛树脂原位催化裂解制备低维碳纳米结构

材料研究学报 2012年第3期26卷 302-308页

作者：胡庆华王玺堂王周福陈浩武汉科技大学耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地武汉430081 九江学院化学与环境工程学院九江332005

以Ni(NO_3)_2·6H_2O为催化剂前躯体,原位催化裂解酚醛树脂制备了碳洋葱、竹节碳和碳纳米管等低维碳纳米结构;用粉体X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等手段对低维碳纳米结构进行了表征。结果表明;当Ni(NO_3)_2·6H_2O与... 详细信息

以Ni(NO_3)_2·6H_2O为催化剂前躯体,原位催化裂解酚醛树脂制备了碳洋葱、竹节碳和碳纳米管等低维碳纳米结构;用粉体X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等手段对低维碳纳米结构进行了表征。结果表明;当Ni(NO_3)_2·6H_2O与苯酚物质量比小于0.01时,Ni催化剂易分散,碳纳米管易生成,管径均一、分布稠密;当Ni(NO_3)_2·6H_2O与苯酚物质量比大于0.04时,Ni催化剂易团聚,碳纳米管管径分布较宽,分布稀疏;当Ni(NO_3)_2·6H_2O与苯酚物质量比为0.10时,Ni催化剂团聚现象严重,难以生成碳纳米管;提出了碳洋葱、竹节碳和碳纳米管不同碳纳米结构可能的形成机理。

关键词：无机非金属材料低维碳纳米结构催化裂解碳纳米管碳洋葱竹节碳

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高炉出铁沟用自流浇注料的研究

耐火材料 1998年第1期32卷 13-14,24页

作者：王玺堂易献勋武汉冶金科技大学材料学院武汉430081

研究了颗粒级配、微粉的种类和加入量、SiC含量以及减水剂种类对高炉出铁沟用Al2O3－SiC－C质自流浇注料性能的影响。研制了性能良好的出铁沟用自流浇注料。

关键词：自流浇注料出铁沟高炉耐火材料浇注料

含尖晶石空心球的刚玉-尖晶石材料制备及性能

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钢铁研究学报 2022年第1期34卷 52-57页

作者：刘浩刘文元王玺堂王周福冯钢军齐跃坤武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081 河南和成无机新材料股份有限公司河南开封475199

采用电熔-喷吹法制备了镁铝尖晶石空心球,结合空心球结构与性质特征,将其引入刚玉-尖晶石材料,对比研究了不同粒径空心球对材料显微结构、力学强度及隔热能力的影响。结果表明:制备的空心球球形度高,球壁由单层或多层镁铝尖晶石晶粒镶... 详细信息

采用电熔-喷吹法制备了镁铝尖晶石空心球,结合空心球结构与性质特征,将其引入刚玉-尖晶石材料,对比研究了不同粒径空心球对材料显微结构、力学强度及隔热能力的影响。结果表明:制备的空心球球形度高,球壁由单层或多层镁铝尖晶石晶粒镶嵌结合而成,球体的抗压能力取决于球壁厚度及其均匀性。降低粒径、引入复合粒径空心球,通过球体之间的填充,降低了刚玉-尖晶石材料的孔隙尺寸、提高了力学强度;控制不同粒径空心球的引入,降低球体之间"点接触"的概率,有利于提高材料的隔热能力。

关键词：空心球尖晶石隔热材料