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为减少滑板在连铸过程中对洁净钢的增碳污染,采用粒径小、力学性能优异的石墨烯纳米片作为纳米碳源来提高碳在滑板中分散性,既降低了铝锆碳滑板的碳含量,又提高滑板的强度且不降低滑板的抗热震性和抗侵蚀性。为获得廉价的石墨烯纳米片,探索了球磨膨胀石墨制备廉价石墨烯纳米片的工艺,并将石墨烯纳米片作为碳源引入到铝锆碳滑板中,系统研究了石墨烯纳米片对低碳烧成滑板性能、物相组成和微观结构的影响,讨论了原位生成碳化硅晶须增强低碳滑板的机理,研究了亚微米级单质硅粉作为抗氧化剂对低碳铝锆碳滑板性能的影响。通过正交实验优化微波法制备膨胀石墨工艺,获得了1 g体积达201 mL的优质膨胀石墨,将其与球形刚玉粉共磨制备出石墨烯纳米片,采用XRD、SEM、EDS、TEM和AFM等测试手段对石墨烯纳米片进行了微观形貌分析。XRD表明通过球磨制备出石墨烯纳米片的石墨(002)晶面特征峰强度与市售石墨烯纳米片的特征峰强度接近,球磨工艺制备有利于石墨片层的剥离;SEM结合EDS表明石墨烯纳米片在复合粉中分散良好,包裹在球形刚玉表面或夹杂其间,其边缘翘起片层的厚度可达3 nm;TEM表明球磨制备的石墨烯纳米片呈现出带有一定翘曲褶皱的半透明薄片状,边缘厚度约有20层石墨烯,层间间距约为0.335 nm;AFM表明球磨制备石墨烯纳米片的整体横向尺寸大于1μm,片层厚度约8.7 nm。研究了石墨烯纳米片对低碳铝锆碳滑板性能的影响,结果表明:加入石墨烯纳米片能够填充滑板中的微细孔隙,促进颗粒间碳化硅晶须的形成,有效提升滑板的体积密度、耐压强度和抗热震性能。但当石墨烯纳米片的加入量大于孔隙填充量时,游离于孔隙之外的石墨烯纳米片阻隔了滑板中耐火颗粒物料直接结合程度,导致低碳烧成滑板致密化困难并失去部分强度。当加入1.5wt%的石墨烯纳米片刚玉复合粉后,滑板既有较好的抗氧化性,其强度和抗热震性能也显著提高。研究了亚微米级单质硅粉对低碳铝锆碳滑板结构与性能的影响,结果表明:加入亚微米级单质硅粉能促进滑板的致密化,有利于石墨烯纳米片的结构演变和碳化硅物相的原位生成,能有效提高滑板的耐压强度和抗折强度。但当亚微米级单质硅加入量超过临界值时,使滑板压制成形时致密困难,导致其强度受到影响。当加入1.5wt%亚微米级单质硅粉为抗氧化剂时,烧成低碳滑板的抗氧化性能等同于含有4wt%微米级单质硅粉的滑板,滑板的耐压强度和抗折强度也略有提高。