通过评估和预报的Si-Al-O-N-M(M=Fe、Ca、Mg、K、Na、Ti等)热力学数据,计算得出β-SiAlON和O′′相的标准吉布斯自由能(T=1800K)表达式。利用用后铁沟料和煤矸石合成了β-Sialon复相材料;以Al2O3-SiO2系中的固体废弃物如用后耐火材料(包括用后硅砖、用后黏土砖、用后滑板砖和用后铁沟料)和煤矸石为主要原料,制备了SiC、多孔莫来石-堇青石保温材料;并分析测试了相关性能杂质走向。结果表明β-SiAlON/SiC复合材料的抗折强度在40~65MPa之间,具有非常高的强度,二次合成的β-SiAlON陶瓷的抗氧化能很高,属于保护性氧化;在1550℃温度下抗铁水侵蚀试验中,β-SiAlON陶瓷1小时后,β-SiAlON的侵蚀厚度为400μm,侵蚀4小时后,β-SiAlON陶瓷出现剥落,说明β-SiAlON陶瓷具有良好的抗侵蚀性能。随着Al2O3、SiO2摩尔比的增加,产物莫来石含量和常温抗折强度均增大,在Al2O3、SiO2摩尔比为3.52时分别达到最高值96.3℅和65 MPa。课题研究结果表明,利用用后耐火材料生产高附加值产品完全可行。
英文主题词high-alumina waste refractory; β-SiAlON composites; materials design; synthesizing and property; impurity elements' transformation