中文摘要：

氮化铝具有热导率系数高和与钢水润湿性差等优良性能，将其与氧化镁材料复合，有望解决碱性耐火材料热震稳定性差的问题。本项目探讨了定向金属氮化法制备AlN/MgO复相材料过程中气-液-固传输机理及其对该材料显微结构影响。研究表明金属镁粉在整个反应中起着激发反应和深度脱氧作用，熔体表面上方Mg蒸气层厚度与初始镁含量成正比，由于反应前沿镁蒸气的不断消耗，导致最终试样内部形成AlN-AlN/Al-MgAl2O4/AlN/Al结构。铝熔体定向氮化的活化能为196.21 kJ/mol，控制铝熔体氮化速率的主要阻力来自于氮气在熔体表面的化学吸附过程。而氮化反应的不断进行，导致业已形成的AlN晶柱内部或晶柱之间的毛细半径变小，降低了渗透速率，最通过毛细管力传输到反应前沿的铝熔体消耗殆尽，反应中止。定向金属氮化法制备MgO/AlN复相材料过程中是一个先渗透后氮化和渗透同时进行的过程，由于预形体将铝熔体分割成无数个小铝池，促进了铝熔体的整体氮化，适当的镁粉含量和处理温度，有利于铝熔体的渗透和氮化，缓解铝熔体与镁砂颗粒之间的界面反应。采用多级级配镁砂配料作为预形体，可以制备出致密高强的AlN/MgO复相材料。