熱處理溫度對ZrO2纖維復合ZrO2-C材料性能的影響

陳海軍，徐恩霞，李 淼，高金星，葛鐵柱

(鄭州大學材料科學與工程學院，河南省高溫功能材料重點實驗室，鄭州 450052)

0 引 言

浸入式水口是鋼鐵連鑄工序中從中間包到結晶器起鋼水引流作用的功能性耐火制品。由于ZrO2-C材料具有優(yōu)良的抗侵蝕性能和抗熱震性能，被用于浸入式水口最關鍵的渣線部位[1-3]。近年來，隨著薄板坯連鑄技術的應用，對浸入式水口要求越來越高，為了提高水口的使用壽命，人們對其結構和材料性能等方面做了大量研究[4-7]。李紅霞等[8]對薄板坯連鑄用浸入式水口進行技術改進，通過采用高質量ZrO2及加入復合防氧化添加劑等措施來提高水口渣線ZrO2-C材料的抗熱震性和抗侵蝕性，結果顯示，加入防氧化添加劑不僅可以抑制石墨的氧化且可以提高材料的力學性能，ZrO2-C材料的常溫抗折強度由不加添加劑時的9.3 MPa提高到12 MPa左右。Fan等[9]在Al2O3-ZrO2-C材料中添加金屬硅粉和氧化硅微粉，經(jīng)過高溫熱處理后形成SiC晶須和針狀莫來石，提高了材料的力學性能和斷裂韌性，1 400 ℃時材料的斷裂韌性達到17.82 MPa。為進一步改善ZrO2-C材料的性能，文獻[10-11]在ZrO2-C材料基質中分別添加ZrB和ZrS2等非氧化物，當添加量適當時材料的抗侵蝕性和抗熱震性能有明顯提高。Ban等[12]在Al2O3-ZrO2-C材料中添加ZrB2-SiCw復合粉體，因為ZrB2-SiCw復合粉體本身就具有良好的抗氧化性和較低的熱膨脹系數(shù)，材料的抗氧化性和抗侵蝕有明顯的提高。近年來，鄭州大學耐火材料團隊研究了保護渣與ZrO2-C材料的作用機制[13]，通過在ZrO2-C質耐火材料中添加TiO2或ZrTiO4的方法來提高其抗侵蝕性[14],以及引入ZrO2纖維或碳纖維的辦法來提高其抗熱震性[15]，都取得了良好的效果。……