干熄焦?fàn)t用莫來石-碳化硅材料強(qiáng)韌化研究.pdf

1、ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterinEngineeringStrengtheningandTougheningofMulliteSiliconCarbideMaterialsforCDQMasterCandidate：Major：一●Supervlsor：WuhanUniversityofScienceandTe

2、chnologyWuhan，Hubei430081，PRChinaMay2016墮些地型型趔量一摘要干熄焦具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，是我國大力推廣的先進(jìn)技術(shù)，但干熄焦?fàn)t斜道支柱耐火材料容易出現(xiàn)開裂、剝落等損毀，嚴(yán)重影響了干熄焦裝置的安全運(yùn)行和生產(chǎn)效率。因此，開發(fā)一種使用壽命長的新型干熄焦?fàn)t斜道支柱用耐火材料具有重大意義。本文首先采用數(shù)值模擬計(jì)算與實(shí)驗(yàn)檢測分析相結(jié)合的方法，研究了干熄焦?fàn)t斜道支柱用莫來石碳化硅材料的損毀機(jī)理，然后研究了不同結(jié)合劑

3、對莫來石碳化硅材料結(jié)構(gòu)與性能的影響，并研究了鋼纖維種類和加入量以及原位氮化生成A1N晶須對莫來石碳化硅材料的增強(qiáng)增韌效果，同時(shí)探討了鋼纖維與AlN晶須在材料中的增韌機(jī)理。研究結(jié)論如下：(1)計(jì)算結(jié)果表明干熄焦?fàn)t斜道支柱承受較大的彎曲應(yīng)力和熱應(yīng)力，現(xiàn)行的莫來石碳化硅材料抗彎強(qiáng)度及熱震穩(wěn)定性較差，缺乏一定的韌性，其主要損毀原因是材料經(jīng)多次溫度波動后強(qiáng)度下降，難以承受巨大的彎曲應(yīng)力，出現(xiàn)開裂、剝落等損毀。(2)不同結(jié)合劑種類對澆注料的力學(xué)性能

4、、熱震穩(wěn)定性及耐磨性能的影響各異，其中純鋁酸鈣水泥作結(jié)合劑的試樣綜合性能最優(yōu)。(3)鋼纖維的加入能顯著提高莫來石碳化硅澆注料的力學(xué)性能、抗熱震性能和耐磨性能，其種類以熔抽彎月型為佳，加入量為2v01％時(shí)增強(qiáng)增韌效果最好。(4)將金屬鋁粉引入莫來石碳化硅材料中能促進(jìn)燒結(jié)，提高材料的強(qiáng)度和體積密度，加入量以6wt％的試樣綜合性能最好；材料內(nèi)的金屬鋁粉在850℃氮化后生成六邊形的A1N結(jié)合相，1000。C氮化后形成長約21tm101tm，直徑

5、約5nm100nm的AlN晶須，其增強(qiáng)增韌效果顯著，試樣高溫抗折強(qiáng)度可達(dá)396MPa；減小金屬鋁粉的粒徑和添加催化劑能進(jìn)一步促進(jìn)A1N的原位生成，其中，添加納米Fe粉為催化劑，試樣中金屬A1粉在600。C氮化形成A1N薄膜，850℃氮化形成了A1N晶須。(5)鋼纖維增韌澆注料的增韌機(jī)理主要是通過與澆注料的粘結(jié)力、界面摩擦力和錨固力等形式增加材料的斷裂能，提高材料的抗裂能力；原位生成的A1N晶須以交叉結(jié)構(gòu)分布于材料基質(zhì)中，通過晶須拔出和晶