摘要
在Sialon的合成研究中,因为自然界铝硅酸盐矿物资源丰富、分布普遍、矿石易采、易选、易加工、成本相对低廉,所以它们一直是人们研究的热点。本论文将采用天然微晶白云母为原料来烧结Sialon基耐火材料。 本论文在参考大量文献后,设计出具体的实验方案,如反应的温度、升温曲线、反应的氮气流速等,然后以天然微晶白云母为原料,碳黑为还原剂,氮气为氮源,用真空热压烧结炉烧结合成SiMon基耐火材料,原料质量比例为微晶白云母73％,碳黑27％,烧结温度分别为1350℃和1550℃。 根据实验过程中位移的变化和对烧结样品进行的X射线衍射、电镜扫描、能谱、抗折强度、维氏硬度等测试,分析烧结过程形成产物的相变特征,并在此基础上探讨了微晶白云母碳热还原氮化烧结过程的反应机理。 研究结果如下: (1)1350℃时烧结出的样品物相组成为Si6AlO6N5、mullite、AlN、Al2O3。实验的主要反应过程为:α-石英在870℃时开始转变为α-鳞石英,生成莫来石,莫来石、SiO2在C的作用下发生了还原氮化反应,形成Si6AlO6N5,AlO3氮化生成AlN,此外还有Al2O3。 (2)1550℃时烧结出的样品物相组成为β'-Sialon、Si6AlO6N5、mullite、AlN、Al2O3。实验的主要反应过程为:Al2O3进一步固溶生成新相β'-Sialon,微晶白云母二次莫来石化,此外还存在Al2O3。 (3)烧结出的样品为褐色,原因为微晶白云母中杂质Fe2O3、FeO含量较高,其中铁以Fe3+为主,Fe2+较少。 (4)由于样品的气孔率过高,大大的影响了样品的抗折强度和硬度,如果能减少样品的气孔率,则样品性能会大大提高。
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