第18期
添加MgB2对镁碳耐火材料抗氧化性的影响
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期号 : 2011 年, 第18期
内容简介

    MgB2有可能是一种良好的抗氧化剂。目前国内外还未见关于以将MgB2作为抗氧化剂应用到含碳耐火材料中的报道,西安建筑科技大学的研究人员将MgB2作为抗氧化剂引入到镁碳耐火材料中,研究其在镁碳耐火材料中的反应机理。
    试验原料:电熔镁砂,w(MgO)=97.41%、粒度0.074~3 mm;鳞片石墨,w(C)>99%、粒度为0.074 mm;MgB2,w(MgB2)>99%、粒度<100 μm。结合剂为酚醛树脂。
    试样的配比为(w):电熔镁砂87%~90%、石墨10%、MgB2 1%~5%,酚醛树脂结合剂为5%。首先将粒径为1~3、0~1 mm的镁砂在混料机上干混,然后加入部分酚醛树脂结合剂,混合5 min后加入石墨混合约5 min后,加入剩余结合剂进行混合,最后加入镁砂细粉和添加剂进行混合,混好后在200 MPa下压制成Φ36 mm×20 mm的圆柱试样。然后将试样在240 ℃下保温6 h进行热处理。
    将MgB2添加量为3%的试样用于热重分析,升温速率为10 ℃•min-1,最终温度1 500 ℃;将添加5%MgB2的试样埋炭于刚玉坩锅中,在高温电炉中以10 ℃•min-1升温速率分别加热到800、1 000、1 200、1 500 ℃,保温3 h热处理,然后以2 ℃•min-1,冷却至室温。用SEM分析烧后试样的显微结构,利用XRD分析物相组成。抗氧化试验在空气中进行,试样放入电炉中以10 ℃•min-1,加热到1 500 ℃,保温3 h。冷却后,切开,测量脱碳面积,用扫描电镜并结合能谱分析观察试样的显微结构。
    结果显示:MgB2在约1 000 ℃与CO反应,生成MgO、B2O3和C,MgO与B2O3进一步反应生成Mg3B2O6,随着温度的升高,Mg3B2O6生成量增多,均匀分布在镁碳耐火材料骨料与基质表面,使镁碳耐火材料结构更加致密;当温度高于1 340 ℃时,Mg3B2O6熔化并填充气孔,阻碍了氧气向镁碳耐火材料内部的扩散;高温下含硼气相挥发并在氧化区域与未氧化区域交界处形成Mg3B2O6,并沉积成Mg3B2O6致密层,阻碍氧气的进一步侵入。
(摘编自《硅酸盐通报》2011,№4)

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