新型LaMgAl_（11）O_（19）耐高温材料的制备与性能研究

题名:新型LaMgAl_（11）O_（19）耐高温材料的制备与性能研究
作者:姜斌
学位授予单位:中国地质大学（北京）
关键词:LaMgAl_(11)O_(19);;固相合成;;低热导率;;热震稳定性;;耐火材料
摘要:
 镁基六铝酸镧(LaMgAl_(11)O_(19),LMA)是近几年发展起来的一种重要的稀土六铝酸盐材料,具有低的热导率和弹性模量,高的熔点,以及良好的高温相稳定性能,在隔热保温领域具有重要的应用价值。本文研究了原料和合成温度等因素对Strong magnets固相反应合成LaMgAl_(11)O_(19)细粉和骨料的影响,探讨了LaMgAl_(11)O_(19)细粉结合LaMgAl_(11)O_(19)骨料的LMA耐火材料的制备工艺,对LaMgAl_(11)O_(19)耐高温材料的物相、显微结构和烧结性能、力学性能、热学性能、耐火度、抗热震性和抗钢渣侵蚀性能进行了系统地研究。
 研究结果表明:以Al(OH)_3、La_2O_3和4MgCO_3·Mg(OH)_2·5H_2O作为原料,在1300℃下煅烧4h固相合成具有良好烧结活性的LaMgAl_(11)O_(19)粉体,合成的LMA晶粒具有明显的板片状形貌;以La_2O_3、4MgCO_3·Mg(OH)_2·5H_2O和α-Al_2O_3为原料,在1650℃(8h)条件下一步法固相合成LaMgAl_(11)O_(19)骨料,合成的LMA骨料体积密度为3.74g/cm~3,常温抗压强度100.8MPa。LaMgAl_(11)O_(19)致密陶瓷的热扩散系数和热导率分别为0.553mm~2/s和2.55W/m·K(1000℃),平均线热膨胀系数为9.17×10~(-6)/K(200℃～1200℃),杨氏模量和泊松比分别为295GPa和0.23。
 实验表明LaMgAl_(11)O_(19)耐火材料的常温抗折强度随着LMA细粉含量的减少逐渐降低,最高为39.2MPa;而骨料的含量则对抗http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php压强度有一定影响,当细粉含量为35wt%时,LMA耐火材料具有最高的抗压强度95.7MPa。LaMgAl_(11)O_(19)耐火材料的二次重烧线收缩率在0.21%～0.10%之间,能较好地保持试样的体积稳定性;LaMgAl_(11)O_(19)耐火材料的耐火度大于1740℃,经耐火度试验测试后仍具有磁铅石结构,具有良好的高温相稳定性。在ΔT=1200℃下进行热震实验研究得到当配料中LMA细粉含量为40wt%时,LaMgAl_(11)O_(19)耐火材料具有最优的抗热震性,热震后残余抗折强度保持率为66.1%,整体上要优于镁铝尖晶石(MA)试样和镁铝尖晶石结合镁砂试样(MS);同等实验条件下LMA耐火材料的抗钢渣侵蚀性能与MA相当,但要优于MS试样,分析认为LaMgAl_(11)O_(19)耐火材料中基质在高温下与钢渣反应生成的MgAl_2O_4、Fe+2Al_2O_4以及LaFeAl_(11)O_(19)致密过渡层阻碍了钢渣向试样内部的进一步侵蚀和渗透。
学位年度:2010