第1期
镁橄榄石和炭黑为原料合成MgO-SiC-C系复合粉体
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期号 : 2011 年, 第1期
内容简介

    目前MgO-SiC-C质复合耐火材料主要是采用镁砂作为骨料,加入SiC与C制备而成,这样制备的复合耐火材料存在相分布不均匀、质量不稳定、价格偏高等问题。武汉科技大学的研究人员采用天然原料(镁橄榄石细粉)和炭黑,通过原位反应直接合成MgO-SiC-C复合粉体,不仅可以节约成本,而且可以开发镁橄榄石的新用途,解决镁砂资源紧张带来的问题。
    试验所用原料:工业炭黑(粒度≤15 μm,w(C)=96.62%);镁橄榄石细粉(w(MgO)=38.27%、w(SiO2)=45.01%、w(Fe2O3)=8.68%、w(Al2O3)=2.57%);结合剂热固性酚醛树脂(残碳量为31.42%,液体黏度(25 ℃)为0.15 Pa•s),固含量为58.41%)。按表1所示比例配料,在研钵中混合均匀(30 min 左右)后,加入结合剂酚醛树脂(质量分数为13%)再次混合均匀,在200 MPa下压制成Φ20 mm× 20 mm的坯体,于110 ℃干燥箱中干燥24 h,然后在高温管式气氛炉中分别在1 550、1 600、1 650和1 700 ℃保温3 h,通入流动氩气作为保护气氛。对烧成试样分别进行X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)检测。
表1      试样的配料组成(w)/%
试样编号 镁橄榄石细粉 炭黑
A1 79.5 20.5
A2 74.5 25.5
A3 70 30
A4 60 34
    结果表明:(1)原料中Fe2O3杂质经高温烧成后转变为FeSi,SEM照片显示,经过1 600、1 650 ℃高温烧成后,存在大量的长条状SiC及球状的FeSi,球状的FeSi应该为液相烧结而成。(2)当温度为1 550 ℃时,主要物相为Mg2SiO4(M2S),少量的SiC物相主要由炭黑和游离SiO2反应生成;当温度继续升高至1 600和1 650℃时,主要物相为MgO和SiC以及未反应的M2S;烧成温度为1 700 ℃时,M2S相完全消失,其他物相成分与1 650 ℃时基本一致。不同试样经不同温度烧成后都含有少量的MgAl2O4和SiO2。(3)烧成温度与炭黑含量是影响MgO-SiC-C复合粉体合成的重要控制因素,当烧成温度为1 600、1 650 ℃时,镁橄榄石细粉与炭黑原料的质量分数分别为79.5%、20.5%和74.5%、25.5%时,能够比较好地合成MgO-SiC-C系复合粉体。
(摘编自《西安交通大学学报》2010,№12)

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