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陶瓷材料抗热震性的研究进展

机械工程材料 2022年第12期46卷 1-8页

作者：赵婷婷范立坤黎阳上海材料研究所上海市工程材料应用与评价重点实验室上海200437 上海第二工业大学环境与材料工程学院上海201209

当陶瓷材料受到温度骤变时产生的热应力超过其强度时,材料会发生开裂、剥落甚至断裂,进而失效,因此研究陶瓷材料的抗热震性成为热点。简述了陶瓷材料抗热震性评价理论以及抗热震性的测试与表征方法,综述了提高抗热震性的方法,包括补强... 详细信息

当陶瓷材料受到温度骤变时产生的热应力超过其强度时,材料会发生开裂、剥落甚至断裂,进而失效,因此研究陶瓷材料的抗热震性成为热点。简述了陶瓷材料抗热震性评价理论以及抗热震性的测试与表征方法,综述了提高抗热震性的方法,包括补强增韧、提高热导率、降低热膨胀系数、降低弹性模量等,总结了影响抗热震性的外部因素,提出了今后提高陶瓷材料抗热震性的发展方向。

关键词：陶瓷材料抗热震性热应力断裂影响因素

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激光扫描法在全自动抗热震性试验机的应用

耐火材料 2023年第5期57卷 434-437页

作者：章健章艺宋艳艳董殿敏王波胡飘刘克中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司河南洛阳471039

介绍了采用3D激光扫描技术研发的全自动抗热震性试验机的原理、结构和特点,该仪器的设计基于GB/T 30873—2014中水冷法抗热震性测试的相关要求,相较于传统测试方法,实现了抗热震试验过程中测试端面破损状态的测量计算、数据存档记录以... 详细信息

介绍了采用3D激光扫描技术研发的全自动抗热震性试验机的原理、结构和特点,该仪器的设计基于GB/T 30873—2014中水冷法抗热震性测试的相关要求,相较于传统测试方法,实现了抗热震试验过程中测试端面破损状态的测量计算、数据存档记录以及停机判断等功能的全自动完成。应用结果表明,该仪器较大地提高了测试效率和测试精度,消除了人为误差,为抗热震性结果分析和过程分析提供了丰富的数据和图像资料。

关键词：激光扫描法抗热震性自动检测耐火材料

SiO_(2)微粉添加量对刚玉浇注料抗热震性的影响

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耐火材料 2022年第5期56卷 407-411页

作者：李玉川张三华秦红彬陈卢中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司先进耐火材料国家重点实验室河南洛阳471039

为了提高RH炉浸渍管用刚玉浇注料的抗热震性,在其中加入不同量的SiO_(2)微粉(质量分数分别为0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%)。模拟实际工况,采用先预热后蘸钢的方法对试样进行热冲击,并利用XRD、SEM、FactSage 8.0等手段分析了SiO_(2)微粉... 详细信息

为了提高RH炉浸渍管用刚玉浇注料的抗热震性,在其中加入不同量的SiO_(2)微粉(质量分数分别为0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%)。模拟实际工况,采用先预热后蘸钢的方法对试样进行热冲击,并利用XRD、SEM、FactSage 8.0等手段分析了SiO_(2)微粉添加量对浇注料抗热震性的影响。结果表明:1加入SiO_(2)微粉可以改善RH炉浸渍管用刚玉基浇注料的抗热震性;随着SiO_(2)微粉加入量的增加,试样在蘸钢热震条件下的抗折强度保持率呈先增大后减小的变化趋势,SiO_(2)微粉加入量为0.2%(w)时抗折强度保持率达到最大值60%。2SiO_(2)微粉提高RH炉浸渍管用刚玉基浇注料抗热震性的机制为:加入SiO_(2)微粉后,基质中生成的以霞石、黄长石为主的高温液相,缓冲了试样在蘸钢热震条件下的热应力。

关键词：刚玉浇注料抗热震性 SiO2微粉高温液相

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纳米氧化锆对氧化镁陶瓷抗热震性的影响

材料导报 2019年第10期33卷 1630-1633页

作者：薛宗伟李心慰栾旭罗旭东徐若梦吴锋辽宁科技大学高温材料与镁资源工程学院鞍山114051 沈阳广播电视大学沈阳110003

本工作以高纯氧化镁粉、纳米单斜氧化锆粉为原料,通过配料、成型,分别在1 350℃、1 450℃、1 550℃保温2 h后烧结,制备了氧化镁陶瓷试样。研究了单斜氧化锆加入量、烧结温度对氧化镁陶瓷的烧结性能和抗热震性的影响。结果表明:加入纳米... 详细信息

本工作以高纯氧化镁粉、纳米单斜氧化锆粉为原料,通过配料、成型,分别在1 350℃、1 450℃、1 550℃保温2 h后烧结,制备了氧化镁陶瓷试样。研究了单斜氧化锆加入量、烧结温度对氧化镁陶瓷的烧结性能和抗热震性的影响。结果表明:加入纳米单斜氧化锆可以提高氧化镁陶瓷的显微结构均匀性,降低烧结温度和促进试样的致密化;加入纳米单斜氧化锆的试样通过微裂纹增韧、相变增韧以及微裂纹偏转增韧提高氧化镁陶瓷的抗热震性。加入12%(质量分数)的纳米单斜氧化锆的样品在1 450℃烧结而成的试样的抗热震性最优。

关键词：氧化锆氧化镁陶瓷相变显微结构抗热震性

SiO微粉添加量对刚玉浇注料抗热震性的影响

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耐火材料 2022年

作者：李玉川张三华秦红彬陈卢中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司先进耐火材料国家重点实验室

为了提高RH炉浸渍管用刚玉浇注料的抗热震性，在其中加入不同量的SiO微粉(质量分数分别为0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%)。模拟实际工况，采用先预热后蘸钢的方法对试样进行热冲击，并利用XRD、SEM、FactSage 8.0等手段分析了SiO微粉添加... 详细信息

为了提高RH炉浸渍管用刚玉浇注料的抗热震性，在其中加入不同量的SiO微粉(质量分数分别为0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%)。模拟实际工况，采用先预热后蘸钢的方法对试样进行热冲击，并利用XRD、SEM、FactSage 8.0等手段分析了SiO微粉添加量对浇注料抗热震性的影响机制。结果表明：1)加入SiO微粉可以改善RH炉浸渍管用刚玉基浇注料的抗热震性；随着SiO微粉加入量的增加，试样在蘸钢热震条件下的残余强度保持率呈先增大后减小的变化趋势，SiO微粉加入量为0.2%(w)时残余强度保持率达到最大值60%。 2)SiO微粉提高RH炉浸渍管用刚玉基浇注料抗热震性的机制为：加入SiO微粉后，基质中生成的以霞石、黄长石为主的高温液相，缓冲了试样在蘸钢热震条件下的热应力。

关键词：刚玉浇注料抗热震性 SiO 微粉高温液相

含钙镁铝酸盐镁碳耐火材料力学性能与抗热震性研究

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含钙镁铝酸盐镁碳耐火材料力学性能与抗热震性研究

作者：陈启龙武汉科技大学

学位级别：硕士

镁碳耐火材料因其优异性能被广泛应用于转炉和电弧炉内衬以及钢包渣线等部位,已成为支撑钢铁工业安全稳定运行的重要材料。然而,随着炼钢技术的发展和炼钢节奏的加快,镁碳耐火材料的服役环境日益严苛,导致其使用寿命降低。近年来,一种... 详细信息

镁碳耐火材料因其优异性能被广泛应用于转炉和电弧炉内衬以及钢包渣线等部位,已成为支撑钢铁工业安全稳定运行的重要材料。然而,随着炼钢技术的发展和炼钢节奏的加快,镁碳耐火材料的服役环境日益严苛,导致其使用寿命降低。近年来,一种新型钙镁铝酸盐（CMA）骨料已成功应用于制备镁碳耐火材料,并显示出相比于传统镁碳耐火材料更优异的使用效果。然而,目前较少有关于CMA骨料对镁碳耐火材料力学性能与抗热震性的研究,有必要进行系统研究。本文首先研究CMA骨料对镁碳耐火材料力学性能与抗热震性的影响,揭示含CMA骨料镁碳耐火材料高温下液相的形成与材料性能之间关系;其次,采用包覆技术制备尖晶石或氧化铝包覆CMA骨料,系统地研究包覆骨料对镁碳耐火材料力学性能和抗热震性的影响;最后,研究了CMA细粉的引入对镁碳耐火材料结构与性能的影响,并通过优化混料顺序调整CMA细粉的分布状态,探明CMA细粉含量和混料顺序的差异对镁碳耐火材料显微结构与其力学性能和抗热震性的关系。基于上述研究工作,得到如下主要结论:1.引入CMA骨料显著影响镁碳耐火材料力学性能与抗热震性。经200-1400℃处理后,试样抗折强度略低于未添加CMA骨料的试样,而当热处理温度升至1600℃时,试样的抗折强度有所升高。由热震试验发现,与未添加CMA试样相比,经1400℃热处理后含CMA骨料试样具有更高的残余强度比。当热震后再经1600℃热处理,含CMA骨料镁碳试样强度恢复更显著,由原先13.9MPa提高至14.7MPa。这是由于CMA骨料较镁砂骨料高的气孔率,影响了1400℃以下处理试样的抗折强度;但经1600℃处理后CMA骨料中低熔点铝酸钙液相形成,并促进了镁铝尖晶石晶须的形成,提高了材料的强度。2.引入尖晶石或氧化铝包覆CMA骨料有助于改善镁碳耐火材料的力学性能和抗热震性。经1600℃热处理后,相比于直接引入CMA骨料的试样,含尖晶石或氧化铝包覆CMA骨料试样抗折强度分别由13.3MPa提升至14.3MPa和14.9MPa。由热震试验表明,与直接引入CMA骨料试样相比,经1600℃烧后含尖晶石或氧化铝包覆CMA骨料试样的强度衰减明显降低,分别由原先7.6MPa提高至8.7MPa和8.8MPa。这主要是由于包覆CMA骨料具有相对较低的气孔率,并且包覆层限制了高温下CMA骨料中低熔点铝酸钙液相的渗透过程,而少量液相通过淬冷后包覆层的裂隙修复结构中的裂纹。3.CMA细粉含量和分布对镁碳耐火材料的力学性能和抗热震性有明显影响。当引入2.5wt%CMA细粉时,镁碳试样的抗折强度有所提高,尤其是CMA细粉分布在骨料周围的试样强度提高更显著。经1400℃热处理后,含2.5wt%CMA细粉镁碳试样抗折强度分别由原先13.1MPa提高至14.6MPa和14.6MPa;当CMA细粉引入量增加至5wt%时,镁碳试样抗折强度却明显降低。这是由于少量CMA细粉的引入在高温形成液相促进了镁铝尖晶石晶须的生成,但当CMA细粉量增加时,高温下过多液相导致其高温抗折强度降低。由热震试验显示,2.5wt%CMA细粉分布在骨料周围的镁碳试样具有最优的抗热震性。

关键词：镁碳耐火材料钙镁铝酸盐液相力学性能抗热震性

耐高温氧化锆-刚玉-莫来石复相陶瓷的制备及其抗热震性

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人工晶体学报 2017年第6期46卷 1026-1033页

作者：徐晓虹陈林林吴建锋田江洲米凯峰周士翔武汉理工大学材料科学与工程学院武汉430070

以煤系高岭土、α-Al_2O_3和部分稳定氧化锆(PSZ,3%mol Y_2O_3)为原料,制备了耐高温氧化锆-刚玉-莫来石复相陶瓷。采用XRD、SEM等测试技术对样品的物相组成及显微结构进行了表征,研究了PSZ添加量(分别为5wt%、10wt%、15wt%、20wt%、25wt... 详细信息

以煤系高岭土、α-Al_2O_3和部分稳定氧化锆(PSZ,3%mol Y_2O_3)为原料,制备了耐高温氧化锆-刚玉-莫来石复相陶瓷。采用XRD、SEM等测试技术对样品的物相组成及显微结构进行了表征,研究了PSZ添加量(分别为5wt%、10wt%、15wt%、20wt%、25wt%、30wt%)对样品物理性能、高温塑性变形及抗热震性的影响。结果表明:由于采用含3%mol Y_2O_3的PSZ,Y_2O_3在高温下起到了烧结助剂的作用,致使样品的烧成温度显著降低;同时随着PSZ添加量的增加,样品的抗折强度增加。经最佳烧成温度烧成的各样品的抗折强度分别达到147.4 MPa、161.3 MPa、205.9 MPa、234.4 MPa、294.0 MPa、385.0 MPa。当PSZ的最佳添加量为10wt%时,样品具有较低的高温塑性变形及良好的抗热震性;当PSZ添加量继续增加,样品在高温易产生液相,抗蠕变及抗热震性降低。SEM显微结构研究表明,随着氧化锆添加量增加,样品结构越致密,增强效果越显著。XRD分析结果表明,复相陶瓷具有良好的耐高温性能,热震前后样品的物相组成不变,均为莫来石、刚玉、m-Zr O_2和t-Zr O_2。

关键词：氧化锆-刚玉-莫来石复相陶瓷塑性变形抗热震性 PSZ

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普通刚玉砂对99氧化铝陶瓷抗热震性的影响

人工晶体学报 2015年第5期44卷 1370-1375页

作者：张德成朱楠楠付兴华侯宪钦济南大学材料科学与工程学院济南250022

主要研究普通刚玉砂的加入量、烧成温度对99氧化铝陶瓷抗热震性的影响。用SEM对样品的微观结构进行表征。在100 MPa的压力下压制普通刚玉砂含量分别为20wt%、40wt%、60wt%的99氧化铝板材,并将不同含量干压成型(dry pressing,DP)的板材再... 详细信息

主要研究普通刚玉砂的加入量、烧成温度对99氧化铝陶瓷抗热震性的影响。用SEM对样品的微观结构进行表征。在100 MPa的压力下压制普通刚玉砂含量分别为20wt%、40wt%、60wt%的99氧化铝板材,并将不同含量干压成型(dry pressing,DP)的板材再经150MPa的冷等静压成型(cold isostatic pressing,CIP)。干燥后,分别在1580℃、1620℃及1660℃下进行常压烧结。结果表明:普通刚玉砂的加入能改善氧化铝板材的抗热震性,当经过150MPa的冷等静压成型时,普通刚玉砂含量为40wt%,烧成温度为1620℃时,氧化铝板材的抗热震性最好。此时,抗弯强度为126.5 MPa。并通过韦伯分布分析,韦伯模数达到13.7,说明这种板材具有较好的使用可靠性。

关键词： 99氧化铝陶瓷普通刚玉砂抗热震性抗弯强度韦伯分布

固体蓄热部件抗热震性研究及电暖装置运行模拟

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固体蓄热部件抗热震性研究及电暖装置运行模拟

作者：宋佩耕哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

近年来,清洁能源发电产业的迅速发展,为固体蓄热电采暖技术的发展提供了肥沃的土壤。但目前存在的因固体蓄热部件抗热震性较差而直接导致的固体蓄热电暖装置抗热震性较差,正常使用寿命较短的问题,大大限制了固体蓄热电暖装置的推广应用... 详细信息

近年来,清洁能源发电产业的迅速发展,为固体蓄热电采暖技术的发展提供了肥沃的土壤。但目前存在的因固体蓄热部件抗热震性较差而直接导致的固体蓄热电暖装置抗热震性较差,正常使用寿命较短的问题,大大限制了固体蓄热电暖装置的推广应用。本课题针对以上问题,首先建立了一套适用于固体蓄热部件的抗热震性实验系统及分析方法,并以市面常见固体蓄热部件作为实验样本对实验系统进行可行性验证实验,实验结果表明:随着高低温冲击次数增多,固体蓄热部件导热率总体减少36.7%,比热容总体减少54.1%,充分说明本课题所设计的抗热震性实验系统的可行性,且随着受高低温冲击次数增多,固体蓄热部件的导热率和比热容发生衰减时,均是先有一个快速衰减期进行热物性性能的快速衰减,然后趋于平稳,进入平稳期,直至固体蓄热部件出现表面破损,其热物性参数基本保持不变。然后结合固体蓄热材料的相关研究资料,选取Mg O为主体材料,FeO和Zr O为添加材料,在1650℃高温下烧制新型固体蓄热部件,并利用本文所设计的固体蓄热部件抗热震性实验系统进行实验研究及分析,实验结果表明:随着FeO添加质量百分比的增加,固体蓄热部件抗热震性性能先逐渐提升,当Mg O质量百分比:FeO质量百分比=9:1时,固体蓄热部件抗热震性性能最佳,FeO添加质量百分比继续增加,则会导致固体蓄热部件抗热震性性能下降;向Mg O质量百分比:FeO质量百分比=9:1的原材料中添加Zr O能够进一步有效提升固体蓄热部件的抗热震性性能,且随Zr O添加质量百分比增加,固体蓄热部件抗热震性性能逐渐提升,当Zr O添加质量百分比达4%后,再继续添加Zr O,固体蓄热部件抗热震性性能基本不变;最终得到材料最佳配比为Mg O质量百分比:FeO质量百分比:Zr O质量百分比=86.4:9.6:4。为了研究抗热震性性能优化固体蓄热部件投入使用后,对其所在固体蓄热电暖装置抗热震性性能的影响情况,本课题完成了固体蓄热电暖装置抗热震模拟实验设计,通过装置使用寿命变化情况来表现装置抗热震性性能,根据固体蓄热电采暖技术的数值模拟理论基础,建立了固体蓄热电暖装置的数值模型,并通过对固体蓄热电暖装置进行实验测试与模拟结果进行对比分析的方式发现:因电暖装置其他部件材料在实际应用时,材料特性也会受温度变化而产生一定变化,故模拟结果与实验测试结果存在一定偏差,但经分析比较发现,模拟与实验结果最大偏差不超过10%,符合模拟精度要求。最后在已建立数值模型的基础上进行固体蓄热电暖装置的抗热震模拟研究,模拟结果表明:抗热震性性能优化固体蓄热部件所在固体蓄热电暖装置在运行过程中,随连续运行时间增加,装置各处温度变化程度远小于市面常见固体蓄热电暖装置连续运行相同时间时的温度变化程度;且以国家标准JG/T 236-2008中关于固体蓄热电暖装置的相关规范对本文装置进行运行工况判定分析发现:抗热震性性能优化固体蓄热部件所在固体蓄热电暖装置的正常运行寿命至少是市面常见固体蓄热电暖装置的5倍,充分体现了抗热震性性能优化固体蓄热部件对其所在电暖装置抗热震性性能提升效果显著。本课题构建完成了一个适用于固体蓄热部件的抗热震性实验分析系统,对固体蓄热部件的抗热震性能作出了优化研究,并且验证了抗热震性性能优化固体部件对固体蓄电暖装置抗热震性性能的改善情况,有效解决了固体蓄热部件抗热震性较差的问题,促进了固体蓄热电暖装置的推广应用。

关键词：固体蓄热部件抗热震性固体蓄热电暖装置高低温冲击数值模拟