第18期
还原气氛下闪速燃烧合成氮化硅铁的高温行为
作者:
作者机构:
分类号:
卷号:
期号 : 2011 年, 第18期
内容简介

    近年来,对于氮化硅铁的研究主要集中在氮化硅铁原料的合成,氮化硅铁对大型高炉的出铁口炮泥、铁沟料及其他不定形耐火材料性能的影响,以及作为增氮剂的应用。北京科技大学的研究人员采用空气中埋碳的方法对闪速燃烧合成氮化硅铁在还原气氛下的高温行为方面进行了研究。
    闪速燃烧合成的氮化硅铁中Si、N、Fe、O和Al的质量分数分别为50.5%、31.1%、14.7%、1.7%和0.9%。将适量的环氧树脂作为结合剂加入到粒度小于74 μm的氮化硅铁细粉中,混合均匀后在10 MPa下压制成Φ25 mm×20 mm的样块,标记为1#试样。将样块置于高温炉内,空气气氛下埋碳(不直接接触碳),以10 ℃•min-1分别升温至1 300 ℃和1 500 ℃,保温300 min后快速水冷,试样分别标记为2#和3#。
    采用Y-2000型X射线衍射分析1#~3#试样的相组成。氮化硅铁在室温下主要物相组成为β-Si3N4、α- Si3N4、Fe3Si和SiO2。氮化硅铁在高温还原气氛下发生的反应主要有氮化硅铁生成氧氮化硅和二氧化硅分解。在1 300 ℃还原气氛下氮化硅铁中的二氧化硅逐渐分解,氮化硅逐渐离解为小颗粒,其比表面积增大,反应活性提高,氮化硅发生α相向β相的转变。在1 500 ℃二氧化硅分解完毕,α- Si3N4完全转化为β-Si3N4,氮化硅表面逐渐形成氧氮化硅新相。Fe3Si在高温还原状态下熔融,但其流动范围相当有限,仍处于氮化硅固相的包围中,氮化硅铁中无其他液相。在高温还原气氛下氮化硅铁整体呈现氮化硅的固相结构,形成了以Si3N4为主晶相,新生成的Si2N2O为结合相,Fe3Si弥散在其中的材料。
(摘编自《硅酸盐学报》,2011,№8)

热点排行