機(jī)械成型Si3N4-SiC耐火材料的免燒成技術(shù)及性能.pdf

1、Si3N4/SiC復(fù)合材料具有高溫力學(xué)性能好、熱穩(wěn)定性好、不易被有色金屬侵蝕等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于包括電解鋁等冶金行業(yè)。但該材料仍然存在成本高，工藝過(guò)程控制復(fù)雜、耗能高等問(wèn)題。本文專門研究電解鋁行業(yè)用的Si3N4/SiC耐火材料的免燒成技術(shù)，即經(jīng)過(guò)機(jī)械成型、低溫干燥處理的材料利用電解鋁過(guò)程中的800℃環(huán)境實(shí)現(xiàn)材料的自燒結(jié)，以達(dá)到降低耐火材料制備成本的目的。
　　本課題直接采用工業(yè)化的SiC、Si3N4和粘土為原料，研究了Si3N4/

2、SiC耐火材料的原料顆粒級(jí)配和干壓成型工藝，在800℃（模擬耐火材料在電解鋁槽中的使用溫度）氧化氣氛下進(jìn)行燒結(jié)，考察了該材料在燒結(jié)后的抗折強(qiáng)度、抗熱震性、抗氧化性、抗侵蝕性等性能，并通過(guò)X射線衍射儀、掃描電鏡和熱力學(xué)分析，研究了Si3N4/SiC耐火材料的物相組成、樣品斷口，研究了該材料在靜態(tài)空氣中的氧化機(jī)理，為Si3N4/SiC體系耐火材料免燒成技術(shù)的研究提供一定的基礎(chǔ)。
　　研究結(jié)果表明:(1)在機(jī)械成型過(guò)程中，影響Si3N4

3、/SiC耐火材料致密度的主要因素有顆粒級(jí)配、壓制壓力和粘土加入量。材料的物相主要由SiC、Si3N4、SiO2和Al2O3組成。(2)當(dāng)0.3～1.7mm SiC含量為50％、0.125～0.6mm SiC含量為22％、60μm SiC含量為14％、1μm SiC含量為7％、70μm Si3N4為7％、外加70μm粘土5％時(shí)，經(jīng)400MPa成型后Si3N4/SiC耐火材料的成型密度為2.752g/cm3，在300℃干燥后材料的密度為2.

4、733g/cm3，800℃燒結(jié)后材料的密度為2.718g/cm3;耐火材料的抗折強(qiáng)度可達(dá)到24MPa。(3)當(dāng)0.3～1.7mm SiC含量為50％、0.125～0.6mm SiC含量為20％、60μm SiC含量為10％、1μm SiC含量為5％、70μm Si3N4為15％、外加70μm粘土5％時(shí)，耐火材料抗熱震性和抗侵蝕性最佳，熱震次數(shù)大于25次，冰晶石和鋁液侵蝕48h后，材料的質(zhì)量增加率為1.17％;耐火材料在1200℃氧化8h