氮氣氣氛下Al對SiC-MgAl2O4復合材料物相和結構演變的影響

古晨偉，王戰民，趙世賢

(中鋼集團洛陽耐火材料研究院有限公司,先進耐火材料國家重點實驗室，洛陽 471039)

0 引 言

碳化硅(SiC)在高溫下具有優良的高溫穩定性、良好的導熱性和抗渣性，但在空氣中易氧化；鎂鋁尖晶石(MgAl2O4)是Al2O3與MgO二元體系中唯一穩定的三元化合物，化學穩定性好，但其抗侵蝕性較弱。通過氧化物MgAl2O4和非氧化物SiC復合后，有望得到抗氧化性、抗渣侵蝕性優良的新材料，可被廣泛應用于冶金、水泥和煤氣化工程中，在耐火材料高性能、低污染、低能耗發展上具有深遠的應用前景。

高春輝等[1-2]研究了SiC-MgAl2O4復合材料在不同氣氛下的燒結性能和顯微結構，其中在空氣氣氛下，隨著燒結溫度的升高，SiC氧化嚴重，鋁粉的加入可提高抗氧化性，SiC-MgAl2O4復合材料的燒結性能整體得到改善。王嵐[3]研究發現，隨著氮化溫度的升高，SiC-MgAl2O4復合材料的力學性能有很大提升。Mazzoni等[4]研究了SiC-MgAl2O4復合材料于氬氣氣氛下高溫燒結時的物相穩定性，通過計算燒結后材料中鎂鋁尖晶石的晶格常數發現，在試驗溫度范圍(1 550～1 650 ℃)內MgAl2O4與SiC顆粒發生反應，在兩相界面處生成一種確定的富鋁尖晶石(MgO·5Al2O3)，這伴隨著鎂揮發使試樣無法獲得高密度。有關SiC和MgAl2O4之間的反應機理、化學相容性、結合方式等尚不明晰，SiC和MgAl2O4兩者自身并無明顯的反應發生，兩者的結合是制備該體系耐火材料的關鍵。已知Al-MgAl2O4復合材料在氮氣下高溫燒結可生成MgAlON[5-8]。以低品位礦石為原料，鋁粉作為還原劑經氮化燒結后可合成sialon材料[9-10]。欒艦等[11]將鋁粉加入方鎂石-尖晶石材料中，在有氮氣存在的條件下高溫燒結，得到系列氮化物或氮氧化物的非氧化物結合相，提高了材料的抗侵蝕和抗熱震性能?！?br>