氮化硅复合材料
- 发布日期:2021-05-13
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随着科技的不断发展,环境保护在生活生产中得到越来越高的重视。传统重工业特别是金属冶炼等高温工业,迫切需要改变生产方式以适应国家发展要求。微波加热技术的出现使得高温加热有了更节能环保的加热方式,其中用微波加热的方式来冶炼金属被称为绿色冶金,是近年来兴起的新技术。但微波冶金技术的应用对微波冶金窑炉用耐火材料的性能也提出了更高的要求。莫来石制品、氮化硅制品及其复合材料成为应用前景的微波冶金用耐火材料。
氮化硅及莫来石-氮化硅复合材料的制备方法及其性能进行了研究。实验以电熔刚玉、电熔莫来石及Si粉为原料,在氮气气氛下1420℃保温24h烧成,分别制备了刚玉-氮化硅复合材料和莫来石-氮化硅复合材料,并对复合材料的性能进行了研究,结果如下:
氮化硅和莫来石-氮化硅复合材料的物相组成与常温物理性能进行了研究。结果表明:两种复合材料中除了主晶相刚玉和莫来石外,原位生成的物相主要为β-Si3N4及少量的β-Sialon和O′-Sialon相。氮化硅与刚玉和莫来石的结合较好,结构致密。随着Si粉加入量的增加(10wt%~15wt%),两种复合材料的常温抗折强度及耐压强度均有提高。
氮化硅和莫来石-氮化硅复合材料常温介电性和高温下电磁波对材料的影响进行了研究。结果显示:两种复合材料的介电常数均小于10,在微波透明体参数范围内。两种复合材料在微波作用下升温速度较小,符合微波冶金窑车用耐火材料的要求。两种复合材料相比,莫来石-氮化硅复合材料的透波性更好。
氮化硅和莫来石-氮化硅复合材料的抗氧化性及抗镍铁矿侵蚀性进行了研究。结果表明:随制备材料时Si粉加入量的增多(10wt%~20wt%)两种复合材料氧化增重率越来越大;Si粉加入量为15wt%时,材料的抗氧化性和抗侵蚀性均较好;两种复合材料相比,刚玉-氮化硅复合材料的抗氧化性和抗侵蚀性均优于莫来石-氮化硅复合材料。
对实验结果较好的刚玉-氮化硅复合材料进行了试生产,并作为微波冶炼镍铁矿的窑车材料使用,窑车工作一个月后材料性能稳定,使用效果良好。
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