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Sialon具有硬度高、耐磨性好、热震稳定性和化学稳定性高,并且与其他材料的相容性好等特点,已被成功地应用于SiC耐火材料、刚玉耐火材料和ZrO2耐火材料等方面。随着冶金工业的发展,对耐火材料的要求也越来越高。本实验将Sialon引入到镁碳和铝-碳化硅-碳耐火材料中,期望来改善其性能,延长使用寿命。
在传统工艺配料的基础上,详细研究了添加不同含量的Sialon对镁碳材料的物理性能、抗渣侵蚀性能和抗氧化性能的影响。实验结果表明,在未加和加入质量分数分别为1%、3%、5%和8%的Sialon镁碳试样中,随着Sialon加入量的增加,体积密度、常温抗折强度和耐压强度先增加后减小,当Sialon加入量为3%时镁碳材料达到最佳的物理性能,体积密度为3.08g/cm3,显气孔率为2.05%,常温抗折强度和耐压强度分别为28.56MPa和45.62MPa。采用静态坩埚抗渣实验方法,以碱度为1.2的钢渣为侵蚀剂,结果表明,随Sialon加入量的增加,镁碳材料的侵蚀速率先降低后增加,Sialon加入量为3%时镁碳材料侵蚀速率最低(0.638mm/h),抗渣侵蚀性能最好。抗氧化实验表明,随着Sialon加入量的增加,氧化深度也随之增加。XRD分析显示,添加Sialon的镁碳材料在1300℃的氧化后的产物主物相是方镁石,形成的新相是镁橄榄石和SiC。
系统的研究了添加不同含量的Sialon对铝-碳化硅-碳材料的物理性能、抗渣侵蚀性能和抗氧化性能的影响。结果表明,在未加和加入质量分数分别为1%、3%、5%和8%的Sialon铝-碳化硅。碳试样中,随着Sialon加入量的增加,体积密度、常温抗折强度和耐压强度先增加后减小,当Sialon加入量为3%时铝-碳化硅-碳材料达到最佳的物理性能,体积密度为3.06g/cm3,显气孔率为4.26%,常温抗折强度和耐压强度为48.21MPa和67.56MPa。采用浸渍抗渣实验方法,以CaCO3、CaF2和NaOH为侵蚀剂,结果表明,随Sialon加入量的增加,铝-碳化硅-碳材料的侵蚀速率先降低后增加,当Sialon加入量为3%时材料的侵蚀速率最低(0.252mm/h),抗渣侵蚀性能最好。对添加Sialon铝-碳化硅-碳材料的抗氧化实验,可以发现随着Sialon加入量的增加,氧化深度也随之增加。对氧化后的产物XRD分析显示,添加Sialon的铝-碳化硅-碳材料在1350℃的氧化后的主物相是刚玉和SiC,新相由莫来石和方石英组成。