耐火材料

作者：姚路炎, 韩兵强, 张锦化, 柯昌明

单位：武汉科技大学 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室 湖北武汉 430081

关键词：Ti-Si-Fe合金,反应烧结,Si3N4结合SiC耐火材料,致密化,溶解-沉淀,

基金：科技部十二五支撑计划资助项目(2011BAB05B05);省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室青年基金资助项目(2018QN11)。

为促进Si3N4结合SiC耐火材料的致密化,降低Si粉氮化温度,以SiC颗粒和细粉、Si粉为主要原料,利用从高钛型高炉渣提取的Ti-Si-Fe合金部分取代Si粉,在埋碳气氛下于1 350 ℃反应烧结5 h,制备了Si3N4结合SiC耐火材料。研究了Ti-Si-Fe合金添加量(加入质量分数分别为0、1.8%、3.6%、5.4%、7.2%)对Si粉的氮化行为、材料力学性能和显微结构的影响,并探讨了氮化反应烧结机制。结果表明:1)随着Ti-Si-Fe合金添加量的增加,材料的常温力学性能和高温抗折强度明显改善,荷重软化温度均超过1 700 ℃,Ti-Si-Fe合金添加量超过3.6%(w)后材料性能的增幅变缓;2)Ti-Si-Fe合金促进了Si粉在较低温度下的完全氮化和材料的反应烧结,Ti-Si-Fe合金中各物相及Si粉氮化反应的体积增加能够充填气孔,氮化产物改善骨料与基质、基质内部的结合状态,从而提高材料的致密化程度,改善力学性能;3)引入Ti-Si-Fe合金后,反应体系中形成了富含Ti、Si、N、Fe成分的液相,氮化物的形成除传统的VS、VLS机制外,溶解-沉淀机制在短柱状β-Si3N4、粒状TiN的形成中起到主导作用,交错连结的α-Si3N4晶须、短柱状β-Si3N4、粒状TiN对材料的力学性能起到增强作用。

来源：2024年第4期

《耐火材料》期刊编辑部

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