不同铁铝载体对镁铁铝材料性能影响--《辽宁科技大学》2016年硕士论文
不同铁铝载体对镁铁铝材料性能影响
【摘要】：镁铁铝材料因其特有的性质与使用性能成为取代镁铬砖应用于水泥回转窑烧成带最为合适的材料,实现了水泥窑烧成带用耐火材料的无铬化。目前镁铁铝材料主要采用预合成的烧结铁铝尖晶石、电熔铁铝尖晶石、烧结镁铁砂及电熔镁铁砂配以镁铝尖晶石制备,四种铁、铝载体制备镁铁铝材料化学组成、物相组成及组织结构较为接近,但仍然存在一定差异,这部分差异不仅体现在生产成本上,更体现在材料的使用性能上。本研究采用烧结铁铝尖晶石、电熔铁铝尖晶石、烧结镁铁砂、电熔镁铁砂及电熔镁铝尖晶石作为铁、铝载体制备镁铁铝砖,在保证试样的化学组成接近的基础上,控制一切制样、测试等条件相同,自制或改装试验设备合理研究试样常规物理性能、挂窑皮性能、抗热震性能及结构韧性等性能,准确评价四种镁铁铝材料的使用性能的差异性。1.以烧结铁铝尖晶石、电熔铁铝尖晶石为铁、铝载体的试样相组成与微观结构相似,铁铝尖晶石与方镁石高温下发生互扩散反应形成(Mg,Fe2+)Al2O4复合相、镁铝尖晶石及镁铁固溶体相,由于扩散传质造成铁铝尖晶石颗粒内部较为疏松;整体上铁铝尖晶石颗粒与方镁石结合松散,基质多孔;结构中扩散反应形成三个相区,一是方镁石固溶Fe2+形成的镁铁固溶体,二是互扩散形成的镁铁铝复合相,三是脱溶形成的镁铁尖晶石及镁铝尖晶石相区。2.以烧结镁铁砂、电熔镁铁砂及镁铝尖晶石为铁、铝载体的试样相组成与微观结构相似,铁元素均匀广泛分布在试样中,镁铁砂与镁铝尖晶石高温下发生扩散反应形成Mg(Fe3+,Al)2O4复合相,并产生AlFe2O4连续固溶体相;镁铁砂颗粒临界处铁元素大量扩散进入镁铝尖晶石晶体结构中,镁铝尖晶石较为稳定铝元素仅有少量扩散进入镁铁砂晶体结构中;整体上镁铁砂颗粒与镁铝尖晶石结合紧密。3.以烧结镁铁砂、电熔镁铁砂为铁载体的试样具有相对较高的体积密度、常温耐压强度及相对较低的气孔率、线膨胀率;同时,以电熔铁铝尖晶石、电熔镁铁砂为铁载体的试样荷重软化温度高于以烧结铁铝尖晶石、烧结镁铁砂为铁载体的试样。综合可知,四种镁铁铝材料中,以烧结铁铝尖晶石为铁、铝载体的试样常温物理性能及高温强度相对较弱,以电熔镁铁砂及镁铝尖晶石为铁、铝载体的试样常温物理性能及高温强度较强。4.以烧结铁铝尖晶石为铁、铝载体的试样具有适宜的弹性模量,结构韧性较好,热震之后弹性模量保持率相对较高,抗热震性较强;以电熔镁铁砂及镁铝尖晶石为铁、铝载体的试样弹性模量较大,结构韧性相对较差,热震之后弹性模量下降剧烈保持率低,抗热震性能相对较差;以电熔铁铝尖晶石、烧结镁铁砂为铁载体的试样抗热震性及结构韧性居于两者之间。5.以烧结铁铝尖晶石为铁、铝载体制备的试样挂窑皮性相对较好,采用烧结镁铁砂及电熔镁铁砂制备的试样挂窑皮性次之,采用电熔铁铝尖晶石制备的试样挂窑皮性相对较差。通过在镁铁铝砖工作面制备涂层能显著提高材料挂窑皮性,涂层材料为含铁、铝物质在高温下形成液相与衬砖及水泥熟料分别反应形成过渡层,能加强水泥熟料进一步与衬砖的反应从而加快窑皮的形成。
【关键词】：
【学位授予单位】：辽宁科技大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2016【分类号】：TQ175.1【目录】：
中文摘要5-7ABSTRACT7-111. 文献综述11-16 1.1 水泥窑用耐火材料及发展现状11-13
1.1.1 水泥回转窑的构成11-12
1.1.2 水泥窑烧成带用耐火材料发展12-13 1.2 镁铁铝尖晶石材料概况13-14
1.2.1 铁铝尖晶石13-14
1.2.2 镁铁砂14
1.2.3 镁铁铝砖的制备14 1.3 课题的提出14-162. 试验原料及研究方法16-23 2.1 试样原料16-19
2.1.1 四种铁铝载体的物相组成16-17
2.1.2 四种铁铝载体显微结构17-19 2.2 性能测试与表征方法19-22
2.2.1 物理性能测试19-20
2.2.2 热膨胀性能的测试20
2.2.3 荷重软化温度的测试20-21
2.2.4 抗热震性的测试21-22
2.2.5 化学组成、物像组成与显微结构分析22 2.3 试验所用仪器22-233. 铁铝含量对镁铁铝材料性能的影响23-30 3.1 引言23 3.2 试验过程23-24 3.3 试验结果与讨论24-28
3.3.1 常温物理性能测试结果与分析24-25
3.3.2 高温物理性能测试结果与分析25-27
3.3.3 抗热震性测试结果与讨论27-28 3.4 铁铝引入量的确定28-304. 四种铁铝载体对镁铁铝材料性能的影响30-40 4.1 引言30 4.2 试验过程30-31
4.2.1 原料30
4.2.2 试样制备30-31
4.2.3 性能检测31 4.3 试验结果与讨论31-39
4.3.1 试样物相组成及分析32-34
4.3.2 试样显微组织结构分析34-37
4.3.3 常温物理性能检测结果与分析37
4.3.4 高温物理性能检测结果与分析37-39 4.4 本章小结39-405. 四种铁铝载体对镁铁铝材料抗热震性的影响40-48 5.1 引言40 5.2 试验过程40-41
5.2.1 原料及试样的制备40
5.2.2 试验方法40-41 5.3 结果与讨论41-47
5.3.1 超声波脉冲速度测试与分析41-43
5.3.2 体积密度的变化43-44
5.3.3 弹性模量的计算与分析44-45
5.3.4 经验公式对材料抗热震性的预测45-47 5.4 本章小结47-486. 四种镁铁铝材料挂窑皮性测试及研究方法48-53 6.1 引言48 6.2 挂窑皮性测试48-49 6.3 挂窑皮性测试结果与分析49-50 6.4 提高镁铁铝材料挂窑皮性研究及方法50-51 6.5 本章结论51-53结论53-54参考文献54-56攻读硕士学位期间发表学术论文情况56-57致谢57-58作者简介58-59
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