硼硅酸盐玻璃对耐火材料的侵蚀研究.pdf

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1、全国性建材科技期刊玻璃2 0 0 7 年第6 期总第1 9 5 期硼硅酸盐玻璃对耐火材料的侵蚀研究李红霞赵会峰王桂荣沈洁(中国洛阳浮法玻璃集团有限责任公司洛阳市4 7 1 0 0 9)摘要主要针对熔制硼硅酸盐玻璃时对锆刚玉砖、镁砖、硅砖的侵蚀情况进行实验分析。为合理选择熔窑耐火材料提供参考。关键词硼硅酸盐玻璃侵蚀耐火材料图分类号：T Q l 7 1文献标识码：A 文章编号：1 0 0 3 1 9 8 7(2 0 0 7)0 6 0 0 0 5 0 31前言通常生产高档防火玻璃所采用的原片玻璃主要是硼硅酸盐玻璃。硼硅酸盐防火玻璃的化学组成为：S i 0 27 0 8 0，B：0 3 8 1 5，

2、A 1 2 0。2 4，R。O2 1 0，以此组成熔制的玻璃具有膨胀系数小、软化点高、硬度大等特点。在高温时不易炸裂，能有效地防止火势蔓延。硼硅酸盐防火玻璃由于S i 0。和A I：O。含量高，R：0 含量低，因此玻璃的熔制温度高；B：0。及使用的澄清剂高温时呈气体挥发，对玻璃熔窑的耐火材料和蓄热室有较强的侵蚀和堵塞作用；B 2 0。的挥发性较强，在玻璃熔制过程中B：O。的挥发量达5 以上，B 2 0。对耐火材料的侵蚀较强。所有这些因素高温、物料挥发，使熔窑的耐火材料很容易蚀变，从而影响熔窑的使用寿命，而进入玻璃中的耐火材料蚀变物还引起玻璃质量的下降。在熔制硼硅酸盐玻璃时要掌握其对各部位耐火材

3、料的侵蚀情况，以便于玻璃质量的提高及熔窑使用寿命的延长。2 影响耐火材料侵蚀的因素硼硅酸盐玻璃的熔制过程是在16 0 0 以上的高温下进行的，高温是侵蚀耐火材料的主要因素，其它如燃料、气氛、配合料粒度、玻璃液流等随着温度的升高对耐火材料的侵蚀也会加剧。耐火材料和固态配合料之间、耐火材料和玻璃液之间、耐火材料和室内气体之间的各种反应其它条件不变的情况下，侵蚀随温度升高而加剧。配合料的粒度对耐火材料侵蚀也有重要影响，超细粉含量高的配合料容易被火焰吹起向四处飞扬，会大大加剧空间部分耐火材料的侵蚀。燃料中所含的杂质对耐火材料产生的侵蚀速率加快。火焰的大小和强度也会影响耐火材料的损坏情况，若火焰直接冲击

4、耐火材料，则其侵蚀程度加剧。玻璃液流的变化速率越大对耐火材料的冲刷越严重。3 耐火材料侵蚀测定实验为了了解硼硅酸盐玻璃配合料熔制过程中对各种耐火材料的侵蚀情况，在设计熔窑时对耐火材料进行合理选择，通过在同一环境条件下运用不同的配合料成分对一种耐火材料进行侵蚀测定。采用G B1 0 2 0 4 8 8“玻璃熔窑用耐火材料静态下抗玻璃液侵蚀试验方法”，进行耐火材料的侵蚀试验。3 1 主要试验设备高温熔化炉：型号G M E 一1 6 1 6、功率：2 1k W；称量设备：万分之一精密天平一台，型号T G 3 2 8 A；托盘天平两台：感量O 1g；尼康9 9 5 数码相机。3 2测定步骤5万方数据全

5、国性建材科技期刊玻璃2 0 0 7 年第6 期总第1 9 5 期(1)用托盘天平分别称取硼硅酸盐防火玻璃配合料、钠一钙一硅酸盐防火玻璃配合料以及普通钠一钙一硅酸盐玻璃配合料各3 0 0g。(2)分析天平称量小料(澄清剂)，称好后将二者放入瓷盘混合，搅拌均匀。把称量好的配合料分别装入3 个刚玉坩埚中。(3)先在3 个刚玉坩埚的配合料中分别插入1条锆刚玉砖。然后将3 个坩埚放人G M E 一1 6 1 6高温电炉中，子室温开始升温。(4)升至16 0 0 保温2 4h，将锆刚玉砖条取出待测。(5)重复1 2 步骤，在3 个刚玉坩埚上分别盖一片1c m 厚镁砖，放入G M E 一1 6 1 6 高温

6、电炉中，于室温开始升温，升至15 0 0 保温2 4h，将镁砖取出冷却至室温待测。(6)重复1 2 步骤，在3 个刚玉坩埚上分别盖一片1c m 厚硅砖，放入G M E 一1 6 1 6 高温电炉中，于室温开始升温，升至16 0 0 保温2 4h，将硅砖取出冷却至室温待测。3 3测定结果3 3 1 锆刚玉砖条的侵蚀情况硼硅酸盐玻璃液、钠一钙一硅酸盐防火玻璃液以及普通钠一钙一硅酸盐玻璃液对锆刚玉砖的侵蚀情况，用液面处的侵蚀深度来评价，侵蚀深度越深，侵蚀得就越重。硼硅酸盐玻璃液面处的侵蚀深度为O 1 7m m；钠一钙一硅酸盐防火玻璃液面处的侵蚀深度为1 9 5m m；普通钠一钙一硅酸盐玻璃液面处的侵

7、蚀深度为1 6m m。如图1 所示。与玻璃液接触的锆刚玉砖条，在高温下受到熔融态玻璃液的侵蚀。这个腐蚀过程是一个固体溶解于液体的过程，也是属于液固两相的反应动力学问题。溶解速率是溶质离子由界面的相界反应速率和溶质从界面到溶液中的扩散速率决定的。显然硼硅酸盐玻璃由于黏度大，反应扩散速率小，因此在液面处对锆刚玉砖的侵蚀最轻；钠一钙一硅酸盐防火玻璃中由于含B a O，吸收辐射线的能力较大，因此6它对耐火材料的侵蚀最严重；而普通钠一钙一硅酸盐玻璃在16 0 0 的黏度很小，反应扩散速率远大于硼硅酸盐玻璃，对耐火材料的侵蚀也大于硼硅酸盐玻璃。硼硅酸盐防火玻璃液对钠钙一硅酸盐防火普通钠一钙一硅硅酸锫刚玉砖

8、的侵蚀玻璃液对锫刚玉砖盐玻璃液对锆刚玉的侵蚀砖的侵蚀图1不同玻璃液对锆刚玉砖的侵蚀情况3 3 2 镁砖的侵蚀情况硼硅酸盐防火玻璃配合料、钠一钙一硅酸盐防火玻璃配合料以及普通钠一钙一硅酸盐玻璃配合料在熔化过程中产生气体对镁砖的侵蚀状况如图2 所示。从照片可以看出，硼硅酸盐配合料对镁砖的侵蚀最严重。硼硅酸盐玻璃配合钠一钙一硅硅酸盐防火玻普通钠一钙一硅酸盐玻料对镁砖的侵蚀璃配合料对镁砖的侵蚀璃配合料对镁砖的侵蚀图2不同配合料对镁砖的侵蚀情况镁砖主晶相为方镁石，14 3 0 以上时方镁石晶体在各种蒸汽的作用下逐渐长大，体积变化会使砖表面发生龟裂、破碎、粉化直至剥落。与此同时，飞料中的S i O：会逐渐

9、进入龟裂的缝隙中改变基质部分C a 0 S i 0。的比值，进而形成大量的低共熔物透辉(C M s 2)、镁方柱石(C：M S。)、镁橄榄石(M 2 S)及镁蔷薇辉石(C。M S 2)等物质；镁砖属碱性耐火材料，抗碱性强、抗酸性弱，尤其是对B。O。，硼硅酸盐配合料由于B。0。有很强的熔剂作用，使镁砖的抗蠕变性能变差，加速方镁石的开裂、破碎、粉化和剥落。3 3 3 硅砖的侵蚀情况硼硅酸盐防火玻璃配合料、钠一钙一硅酸盐防(下转第3 0 页)万方数据全国性建材科技期刊玻璃2 0 0 7 年第6 期总第1 9 5 期薄玻璃，对玻璃质量要求特别高的浮法玻璃生产线可考虑表2 所示的方案选择辊材。表2 生产

10、高档玻璃时对辊材的选择区域A 区前剥A 区末端至B 区C F 区E 区(要求水淬时)辊材陶瓷辊Z G 4 0 C r 2 5 N i 2 0石棉辊Z G 3 0 C r 2 0 N i l O一般普通建筑玻璃生产线，玻璃的原板宽不会太大，所以辊径不会太粗，因此在保温区对玻璃板下表面的温度控制影响不是太大。如果某些玻璃厂商要求设计大板宽玻璃生产线，笔者认为应对退火窑辊道进行改进设计，将原来两支点传动设计成三支点，这样可以大大减小辊径。C h o i c eo fM a t e r i a l sf o rA n n e a l i n gF u m 舵eR o e 璐i nF I a tG I

11、a 鼹L i n eZ h a n gY i n(K 口i 一觑P 咒gB 口。一抛一Z H og Z n s s，l 口c _ I l i 咒P r yC o L d，B P，2 9 6 让，2 3 3 0 1 0)A b s t r a c t：I ti ss t r e s s e dt h ea d v a n t a g e sa n ds h o r t c o m i n g so fv a r i o u sm a t e r i a l sf o rm a k i n gr o I l e r si nt h i sa r t i c l ea n ds o m es u g

12、 g e s t i o n sw e r ep r o p o s e d K e yw o r d s：f l a tg l a s s，a n n e a l i n gf u r n a c e，a n n e a 一1 i n gr o l l e r，r o l l e rm a t e r i a l s(上接第6 页)火玻璃配合料以及普通钠一钙一硅酸盐玻璃配合料在熔化过程中产生气体对硅砖的侵蚀结果如图3 所示。很明显，硼硅酸盐配合料对硅砖的侵蚀最严重。硼硅酸盐配合料对钠一钙一硅硅酸盐防火玻普通钠一钙一硅玻璃硅砖的侵蚀璃配合料对硅砖的侵蚀配合料对硅砖的侵蚀图3 不同配合料对硅砖的

13、侵蚀硅砖受侵蚀的原因主要有两种：一是硅砖长时间处于高温工作状态下，内部会发生热变质作用；二是碱金属氧化物扩散侵入砖体，形成新的矿化剂，促进硅砖晶相的转化。硼硅酸盐玻璃熔制的最高作业温度可达16 0 0 16 4 0。在高温、碱蒸汽等侵蚀作用下，硅砖会发生一系列物理一化学变化，飞料、蒸气等组分挥发严重，致使硅砖的外观和内部结构都发生蚀变。如此高温对硅砖的荷重软化点也挑战其极限。配合料粉尘、挥发物及燃料中杂质，凝结形成共熔物，又进而与硅砖反应生成低共熔物，对硅砖造成熔解侵蚀，4 结论熔窑的不同部位其温度和环境不同，所使用的耐火材料也会有所不同。根据耐火材料的用途大致分为三类：接触玻璃液部位用耐火材

14、料，玻璃液上方3 0熔窑火焰空间各部位用耐火材料，蓄热室等部位用耐火材料。实际应用中耐火材料受各种因素的影响而被侵蚀，侵蚀过程是很复杂的，除了炉内熔融体流动外，耐火材料本身多晶相或组成不均匀，表面的粗糙、气孔和晶界的存在，受热后温度不均匀致使晶体相间膨胀不同造成裂缝，致使液体渗入，有时还有剥裂现象，都使腐蚀加速。硼硅酸盐防火玻璃对锆刚玉砖的侵蚀作用并不剧烈，因而锆刚玉砖可以用于生产硼硅酸盐防火玻璃熔窑的池壁；而对镁砖尤其是硅砖的侵蚀相当剧烈，因此硅砖不适合用于生产硼硅酸盐防火玻璃的大碹。参考文献 1 刘秋霞，姜宏，赵会峰c a F 2 对硅质耐火材料的侵蚀 J 耐火材料。2 0 0 0 3 4

15、(5)：2 5 9 2 6 1 S t u d yO nA t t a c kO fB o r o s i c a t eG I a s sU p 硼R e f r a c t O r yL iH o n g x i a，Z h a oH u i f e n g，W a n gG u i r o n g，S h e n gJ i e(了_ f ，l i c 口Zc B 竹f P r，(冼i 咒口L“o y 口，2 9o 口fg 肠s sg r D“户j 行c，L“o y 口咒g，4 7 1 0 0 9)A b s t r a c t：S o m ee x p e r i m e n t so

16、fa t t a c k i n gb e h a v i o ro fb o r o s i l i c a t eg l a s sm e l tu p o nz i r c o n i ac o r u n d u mb l o c k，m a g n e s i ab r i c k，s i l i c ab r i c kw e r ec a r r i e do u ta n ds o m eh e l p f u li n f o r m a t i o nw a so b t a i n e df o rc h o o s i n gf u r n a c er e f r a

17、 c t o r yp r o p e r l y K e yw o r d s：b o r o s i l i c a t eg l a s s，a t t a c k，r e f r a c t o r y万方数据硼硅酸盐玻璃对耐火材料的侵蚀研究硼硅酸盐玻璃对耐火材料的侵蚀研究作者：李红霞，赵会峰，王桂荣，沈洁，Li Hongxia，Zhao Huifeng，Wang Guirong，Sheng Jie作者单位：中国洛阳浮法玻璃集团有限责任公司,洛阳市,471009刊名：玻璃英文刊名：GLASS年，卷(期)：2007，34(6)被引用次数：0次 参考文献(1条)参考文献(1条)1.刘秋霞.

18、姜宏.赵会峰 CaF2对硅质耐火材料的侵蚀期刊论文-耐火材料 2000(05)相似文献(7条)相似文献(7条)1.学位论文 于晓杰 无碱铝硼硅酸盐玻璃的研究 2008 玻璃纤维是无机非会属材料中一种新型功能材料和结构材料。它具有耐高温、抗腐蚀、强度高、比重较低、吸湿低、延伸小及绝缘好等一系列优异特性，目前已广泛应用于电子、通讯、核能、航空、航天、兵器、舰艇及海洋丌发、遗传工程等高新科技产业，成为二十一世纪不可缺少的可持续发展的高新技术材料。玻璃纤维作为最主要的增强材料在印刷电路基板、雷达天线罩的制作中已被广泛应用。当代电子科技正朝着微型化、高密度、高性能、多功能的方向发展，除要求相关的雷达罩体

19、、基片、封装等介质材料具有高热导、高强度外，还要求有低的介电常数和低的损耗，从而加快信号传递的速度，减小串扰和降低能量损耗。碱土铝硼硅酸盐玻璃有着极其广泛的应用，可以用于光学组件、绝缘材料、耐热耐化学侵蚀容器和玻璃纤维等。能够满足低介电玻璃纤维的使用要求，因此研究该系统玻璃组成、结构与性能之间的关系足非常有必要的。本文采用了传统的熔融冷却法制备CaO-Al2O3-B2O3-SiO2系统玻璃，研究了无碱铝硼硅酸盐玻璃结构与介电性能的关系。通过用B2O替代CaO，测试不同硼含量的玻璃的密度、DSC和IR，以及玻璃粉受水侵蚀后，滤液中Si4+、Al3+、Ca2+三种离子的含量随浸泡时间的变化；结果发

20、现，玻璃密度降低，转变温度先降低后升高；Al3+、Ca2+两种离子浸出量相当。分析了玻璃中化学键的连接状态，运用玻璃酸碱结构理论解释了玻璃结构的变化。随后研究了玻璃结构与介电性能之间的关系。覆铜板用铝硼硅酸盐玻璃结构中以键力较强的B-o-Si和Al-O-Si键为主，因而介电常数和介电损耗均较小，具有低介低损的特点。采用玻璃的光学碱度理论解释了低介电常数玻璃纤维介电常数随玻璃组成氧化物变化规律。研究了CaO、ZnO和MgO三种常用二价氧化物对介电常数的影响，发现三者使玻璃介电常数增大的顺序为CaOZnOMgO；发现了P2O5的引入影响玻璃微观碱度的变化及其对玻璃介电常数和耐水性的影响，BO3向B

21、O4的转变，增大了玻璃的碱度；以玻璃相对介电常数为因变节，理论光学碱度值为自变量，通过对37组玻璃的介电常数和理论光学碱度进行一元线性回归分析，符合线性关系。可以利用氧化物的光学碱度值选择用于制备低介电常数玻璃纤维的原料。研究了抑制玻璃配合料熔制过程中硼的挥发的途径。通过向配合料中添加La2O3，降低了硼的挥发。玻璃配合料的热重曲线表明，添加La2O3后，配合料失重量降低15.57，显著降低了挥发量。添加La2O3的配合料的DSC曲线上在650和800附近分别有一宽大的和明显的吸热峰，通过对在该温度下处理的硼酸与La203的混合物进行XRD分析，结果表明，硼挥发龄的降低主要是因为配合料在加热过

22、程中生成了主要品相为La(BO2)3和LaBO3饱和蒸汽压较小等镧的硼酸盐。2.期刊论文 章春香.殷海荣.刘立营.陈国平.唐保军.ZHANG Chun-xiang.YIN Hai-rong.LIU Li-ying.CHEN Guo-ping.TANG Bao-jun 高浓度稀土掺杂硼硅酸盐磁光玻璃化学稳定性的研究-陕西科技大学学报（自然科学版）2008,26(4)采用传统熔融冷却工艺制备了高浓度稀土掺杂磁光玻璃,并利用粉末法测定了硼硅酸盐稀土磁光玻璃的化学稳定性.通过讨论稀土离子浓度、稀土离子极化能力和侵蚀时间等因素对玻璃化学稳定性能的影响,研究了磁光玻璃的侵蚀机理与规律.结果表明:稀土硼硅酸

23、盐磁光玻璃的耐碱性能最佳,耐水性能次之,耐酸性能最差.由于稀土氧化物能够提供游离氧且稀土离子具有较强的积聚能力,因此适当地提高其在玻璃体中的浓度有利于增强玻璃网络结构,提高玻璃的化学稳定性,且稀土离子极化能力越强,玻璃化学稳定性越好.此外,随着侵蚀时间的延长,玻璃表面产生覆盖层,从而使玻璃的溶解速率减缓.3.期刊论文 于晓杰.岳云龙.李永艳.陈现景.杨联升.YU Xiao-jie.YUE Yun-long.LI Yong-yan.CHEN Xian-jing.YANG Lian-sheng 铝硼硅酸盐玻璃纤维结构与耐水动力学-高科技纤维与应用2007,32(6)采用红外光谱、示差扫描量热分析等

24、手段研究了氧化硼对铝硼硅酸盐玻璃结构及转变温度的影响,并用粉末法测试了玻璃的耐水性.结果发现,随着氧化硼含量增加,玻璃转变温度先降低后升高.玻璃与水反应初期受硼酸盐的水解动力学控制,后期主要为水分子对硅氧骨架的侵蚀和Ca2+与H+离子的离子交换过程.分析认为,引入少量的B2O3主要与碱性的CaO结合,生成含有非桥氧的端氧键B-O-Ca,破坏了玻璃网络结构,B2O3过量时,更多的硼酸盐基团与硅酸盐基团结合,生成桥氧键B-O-Si键,增强了玻璃结构.4.学位论文 彭琳 铝硼硅系玻璃结构与性能的研究 2007 液晶显示(LCD)已经逐渐成为显示技术的主流.随着液晶显示技术水准的提高,对其基板玻璃的性

25、能提出了更高的要求.由于制备工艺的复杂性,需要基板玻璃的尺寸稳定性要好,耐腐蚀性好,铝硼硅系玻璃可以满足这些基本条件.另外,铝硼硅玻璃还有着其它极为广泛的应用,可以用于光学组件、绝缘材料,耐热耐化学侵蚀容器,放射性废弃物的隔绝囊,玻璃纤维等等.然而,由于铝硼硅玻璃中Si02,B203和A1203的共存,网络结构的混合性质仍然不清楚,但这对于控制粘度、网络离子的扩散率,以及其它由熵不对称性影响的性质有着重要作用.因此,研究铝硼硅系玻璃的成分组成对结构的影响是十分必要的,而且国内对此的研究还尚未起步.本文采用了传统的熔融退火方法制备SiO-BO-AlO-RO(RO,2)(R碱土金属氧化物,Zn以及

26、Cd;R:Ti,Zr)系玻璃.玻璃的成分变动范围如下:SiO(65-70.8mol);BO(6.7-13.5mol);AlO(9.5-16.3 mol),RO(RO)12mol(0-2.4MGO,0-4.8CaO,0-2.4SRO,0-2.4BAO,0-2.4ZNO,0-2.4CDO,0-2.4TiO,0-2.4ZrO).采用红外吸收光谱、NMR等分析手段,研究了玻璃中各类网络形成体、中间体(包括SiO,BO以及.AlO,TiO和ZrO)和网络修饰体(包括碱土族金属氧化物MgO,CaO,SrO,BaO和过渡族金属ZnO,CdO)对铝硼硅玻璃的结构的影响.结果表明该系统玻璃中,硼的结构主要以三角

27、体BO和四面体BO两种形态存在,其中BO的量相对较多;铝的结构主要以四面体AlO存在,含有少量的AlO、AlO结构.随着n(SiO)/n(BO)增大,BO的量减少;随着n(AlO)/n(B203)的增大,BO的量在比例为2.2时出现最大值.少量的过渡族中间体(IVB族)的加入影响了网络的混合状况.另外,随着加入的修饰体阳离子半径的增加,对网络结构单元的振动的影响变大.此外,本文还研究了玻璃中各组分对玻璃性能的影响.研究表明:随着n(SiO)/n(BO)的增大,热膨胀系数成增加趋势,密度出现极大值;随着n(AlO)/n(BO)的增大,热膨胀系数出现极值,密度总体上升,耐水、酸性都先增强后减弱,而

28、耐碱性先减弱后增强,介电常数和损耗都呈现减小趋势;随nRO(CaO,SrO,BaO)/n(MgO)的增大,密度总体增加,耐酸,耐碱性都变好,介电损耗成下降趋势,但这些性能在替换比为1/2时都出现破折点.相对介电常数,随CaO/MgO的增加而增加,随SrO(BaO)/MgO的增加而降低.随着过渡族元素(B族:ZnO,CdO)原子序数的增加,密度减小,耐酸、碱性都变好,介电损耗和介电常数都是增加的;而随着B族(TiO,ZrO)原子序数的增加,密度增加,耐酸性变差而耐碱性变好,介电损耗和介电常数都增加.总的来说,本研究系统的玻璃,热膨胀性能总体优异(1.8610627710/K),化学稳定性(酸腐蚀

29、失重比最小达到0.08,碱腐蚀失重量最小达到0.03,表面积失重比达到0.012g/cm)、密度(最小达到2.296g/em)和介电性质(介电常数最小为30.262,介电损耗最低达到1.43)都符合平板显示应用的要求.5.期刊论文 华金铭.刘平.林文涛.Hua Jinming.Liu Ping.Lin Wentao 抗菌玻璃化学稳定性影响因素研究-化工新型材料2005,33(8)采用硼硅酸盐玻璃作为载体,以银离子为有效抗菌成分,制备了载银型可溶性抗菌玻璃材料;着重研究玻璃氧化物组成、热历史、侵蚀液pH值和侵蚀时间对抗菌玻璃化学稳定性的影响.6.期刊论文 黄文旵.周萘.Day Delbert E

30、.Ray Chandra S.HUANG Wen-hai.ZHOU Nai.Day Delbert E.Ray ChandraS Cr2O3对高放核废料磷酸盐玻璃固化体的影响-无机材料学报2005,20(4)在含高放核废料的玻璃固化体中添加了不同含量的Cr2O3,以考察其对玻璃固化体的结构和性质的影响.对添加Cr2O3的玻璃固化体进行了各种方法(溶出速率法,蒸汽水化侵蚀和试样坚固性法)的化学稳定性的测试.测试结果表明,Cr2O3的引入不会对玻璃固化体的化学稳定性产生不良的影响.与此相反,Cr2O3能抑制各种离子自玻璃固化体中沥析出来,改善玻璃固化体的化学耐蚀性.XRD内标法测定,Cr2O3在铁

31、磷酸盐玻璃中的溶解度可达4.1%,是其在硼硅酸盐玻璃的3倍.FTIR和DTA的结果表明,不同含量的Cr2O3的引入,不会对玻璃固化体的网络结构造成显著的变化.Mossbauer谱表明,Fe2+/Fe3+的比值随着Cr2O3的含量的增加而增大,说明Cr离子和Fe离子在玻璃熔制过程中发生氧化还原反应,形成的Cr+6有利于提高玻璃固化体的化学耐蚀性.7.学位论文 曹仁锋 Al-Si系金属粉与含硼添加剂对AlO-SiC-C材料性能的影响 2004 本工作以金属粉(金属Al粉、结晶Si粉、Al-Si合金粉)与含硼添加剂(B4C、硼玻璃)作为复合添加剂,主要研究复合添加剂了对AlO-SiC-C质材料的物理

32、性能、抗氧化性能及抗渣性能的影响,研究结果表明:1.氧化气氛下金属粉+BC+硼玻璃作为添加剂可以显著改善材料中高温的抗氧化性能并可以显著提高AlO-SiC-C质材料在600-1000之间的强度和致密度,并在800抗折强度达到最高.2.氧化气氛下,600热处理后由于含硼添加剂生成少量低熔点BO,保护碳的网络结构提高了材料强度;BO在800大量生成且流动性好并与结合碳及石墨之间形成B-O-C键,显著提高材料的强度;1000热处理后由于BO挥发性增强以及形成流动性差的硼硅酸盐玻璃导致材料强度相对于800有所下降;1500热处理后由于B2O3的大量挥发,含硼添加剂对材料强度作用不大.还原气氛下含硼添加

33、剂对材料的作用不明显.3.氧化气氛下金属Al粉在600就可起到防止碳氧化的作用,保护碳结构进而提高材料的强度;在中高温阶段由于AlC、AlN以及AlON的生成,材料的强度随着金属Al粉含量的增加而提高;还原气氛下,金属Al粉起作用的温度高于600,并在中高温阶段由于AlC、AlN的形成使材料强度有明显的改善并且随着Al含量的增加而提高.4.氧化气氛下中低温阶段结晶Si的加入一方面可以先于碳氧化保护碳结构,另一方面氧化生成的SiO与BO生成硼硅酸盐玻璃.高温时则材料中生成针状氧化铝及-SiC提高了材料强度.还原气氛下Si的作用温度高于1000.5.金属Al粉、结晶Si粉复合添加以及Al-Si合金

34、均降低了AlC、-SiC的生成温度,显著提高了材料800处理后的强度,并随着金属粉含量的增加而提高.在1000随着金属粉含量的增加材料的抗折强度下降并当含量2%时变化不大,这主要与其中的Si粉含量的增加生成SiO造成液相粘度下降有关.1500AlC、-SiC、AlN及AlON的形成对材料强度有提高的作用并随着金属粉含量的增加材料强度提高.6.金属粉的加入使得材料在1500有较大的体积膨胀,加入铝硅合金粉的试样膨胀最大,但当金属粉含量2%时由于残余金属的存在,材料的膨胀降低.7.采用结晶Si粉+BC+硼玻璃作为添加剂由于含硼添加剂对刚玉颗粒的侵蚀造成材料的抗渣性能的严重下降,而含有金属Al的试样可以抑制刚玉颗粒的侵蚀,使材料具有良好的抗渣性.8.含硼添加剂容易加剧Mg的渗透,另外在研究中还发现AlON比SiC更容易氧化.本文链接：http:/