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2024年5月13-15日"第十九屆全國耐火材料青年學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)"在安徽省馬鞍山市圓滿召開。來自耐火材料及上下游行業(yè)的科研院所、高校、生產(chǎn)企業(yè)等單位的400多名代表齊聚一堂，共同研討雙碳背景下高溫工業(yè)和耐火材料行業(yè)的創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展、耐火原材料的研發(fā)新成果、耐火材料生產(chǎn)裝備和檢測(cè)設(shè)備的新進(jìn)展等。
本次會(huì)議共收稿80篇，評(píng)選出了8篇優(yōu)秀論文，一等獎(jiǎng)獲得者為西安建筑科技大學(xué)馮純卓，二等獎(jiǎng)獲得者為武漢科技大學(xué)羅益欣和洛耐院陳天任，三等獎(jiǎng)獲得者為鄭州大學(xué)蘇凱、鄭州大學(xué)田學(xué)坤、河南科技大學(xué)和洛陽理工學(xué)院聯(lián)合培養(yǎng)的黃科、武漢科技大學(xué)劉正龍和遼寧科技大學(xué)奚健飛。5月15日安排了其中6篇進(jìn)行宣講。優(yōu)秀論文宣講會(huì)由河南科技大學(xué)于仁紅教授主持。
于仁紅教授主持
SiC改性石墨制備及其對(duì)低碳Al2O3-C材料結(jié)構(gòu)及性能影響
劉正龍
武漢科技大學(xué)
將碳引入耐火材料促進(jìn)了冶煉技術(shù)的快速進(jìn)步，對(duì)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展具有重要意義，但傳統(tǒng)鋁碳耐火材料存在高能耗、增碳以及氧化損毀等問題，難以滿足國家"雙碳"戰(zhàn)略目標(biāo)及高品質(zhì)超低碳鋼冶煉技術(shù)發(fā)展需要。因此，提高低碳鋁碳耐火材料抗氧化性、在不影響其熱震穩(wěn)定性和抗渣侵蝕性的同時(shí)減少精煉及連鑄過程中碳向潔凈鋼中的溶解是低碳鋁碳功能耐火材料研究焦點(diǎn)。為此，本報(bào)告聚焦于提升碳材料抗氧化能的同時(shí)優(yōu)化低碳鋁碳耐火材料微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以熔鹽為介質(zhì)，基于反應(yīng)物在高溫熔鹽中具有一定的溶解度，使反應(yīng)成分的傳質(zhì)速率顯著提高的同時(shí)均勻擴(kuò)散到碳模板材料表面，并原位生成具有低維結(jié)構(gòu)的納米SiC晶須涂層，有效提升碳材料抗氧化性、表面粗糙度及結(jié)合性。基于改性碳材料優(yōu)異的抗氧化性及低碳量，獲得了具有抗侵蝕及高導(dǎo)熱陶瓷復(fù)相結(jié)合的低碳鋁碳耐火材料，協(xié)同提升了材料的抗氧化性能及抗渣侵蝕性能。改性碳材料一方面通過化學(xué)鍵結(jié)合界面阻止了基體的快速氧化及溶解擴(kuò)散，另一方面增大了與引入添加劑高溫服役時(shí)原位反應(yīng)生成陶瓷相的接觸面積，實(shí)現(xiàn)了低碳鋁碳耐火材料服役長(zhǎng)壽化與功能化的協(xié)同提升。
碳納米管/鎂鋁尖晶石晶須復(fù)合增強(qiáng)低碳鋁碳耐火材料抗熱震性
馮純卓
西安建筑科技大學(xué)
以一水合檸檬酸、輕質(zhì)氧化鎂和氧化鋁為原料，六水合硝酸鎳為催化劑，通過催化埋炭燒結(jié)法制備了碳納米管/鎂鋁尖晶石晶須復(fù)合增強(qiáng)體，將其添加到低碳鋁碳耐火材料中以提高耐火材料的抗熱震性。報(bào)告研究了六水合硝酸鎳含量對(duì)碳納米管/鎂鋁尖晶石晶須物相和微觀結(jié)構(gòu)的影響。采用納米壓痕技術(shù)定量評(píng)價(jià)了碳納米管/鎂鋁尖晶石晶須對(duì)低碳鋁碳耐火材料抗熱震性的影響并進(jìn)一步研究了增韌機(jī)理。結(jié)果顯示，制備的碳納米管內(nèi)徑和外徑分別為5.69 nm和16.26 nm，并纏繞在具有互鎖結(jié)構(gòu)的高長(zhǎng)徑比(＞100)的鎂鋁尖晶石晶須上，這有利于碳納米管在耐火材料基質(zhì)中的分散。添加3.0 wt.%碳納米管/鎂鋁尖晶石晶須的低碳鋁碳耐火材料（命名為C3）的抗熱震性顯著提高。C3的熱震殘余強(qiáng)度保持率和其熱震后基質(zhì)的比斷裂能為39.2%和141 N·m-1，分別比空白試樣（19.9%和109 N·m-1）提高了97.0%和29.4%。這主要是因?yàn)樘技{米管和鎂鋁尖晶石晶須增強(qiáng)了耐火材料的基質(zhì)，促進(jìn)了"橋接"、"裂紋偏轉(zhuǎn)"和微裂紋的產(chǎn)生。
納米ZrO2粉對(duì)Al-Si復(fù)合不燒Al2O3-C材料性能的影響
田學(xué)坤
鄭州大學(xué)
本報(bào)告以片狀氧化鋁、硅粉、鋁粉、石墨和納米ZrO2粉為原料，研究了納米ZrO2粉對(duì)Al2O3-C材料燒成過程中物相組成和顯微結(jié)構(gòu)演變的影響。隨著溫度的升高，試樣中Al和Si的殘余含量逐漸降低，添加的納米ZrO2促進(jìn)了Si和Al的原位反應(yīng)生成較多的AlN和SiC晶須，形成連續(xù)互鎖的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)材料起到增強(qiáng)增韌作用，從而提高Al2O3-C材料的抗熱震性和高溫強(qiáng)度。此外，納米ZrO2粉填充孔隙并提高材料致密度，從而改善了材料的物理性能。
h-BN對(duì)鋁碳耐火材料材料抗侵蝕性能的影響及其作用機(jī)制
羅益欣
武漢科技大學(xué)
為提高低碳Al2O3-C耐火材料的抗侵蝕性能以及揭示含硼添加劑對(duì)Al2O3-C耐火材料抗侵蝕性作用關(guān)系，以h-BN為抗氧化劑，研究了h-BN對(duì)低碳Al2O3-C耐火材料物相組成、顯微結(jié)構(gòu)演變、抗氧化性能以及抗侵蝕性能的影響，并通過步進(jìn)式熱力學(xué)模擬闡明h-BN對(duì)低碳Al2O3-C耐火材料的抗侵蝕作用機(jī)制。
以椰殼炭為碳源合成Ti3SiC2粉體及其氧化行為
蘇凱
鄭州大學(xué)
報(bào)告提出了以椰殼炭為新型碳源，在1673 K下通過簡(jiǎn)單的無壓燒結(jié)法合成Ti3SiC2粉體的方法，合成的Ti3SiC2晶粒呈現(xiàn)典型的納米層狀結(jié)構(gòu)。在1273 K-1473 K等溫氧化過程中，Ti3SiC2粉體的等溫氧化曲線呈拋物線型，這是由于Ti3SiC2顆粒表面迅速形成由TiO2和SiO2組成的致密連續(xù)氧化層作為擴(kuò)散屏障，有效阻止氧氣向內(nèi)部擴(kuò)散，賦予了Ti3SiC2粉體良好的抗氧化性。
中空骨料對(duì)輕質(zhì)MgO-MgAl2O4-C復(fù)合材料性能研究
黃科
河南科技大學(xué)、洛陽理工學(xué)院
以高純電熔鎂砂、自制鎂鋁尖晶石中空骨料、α-Al2O3微粉、鎂鋁尖晶石粉、Si粉、Al粉和鱗片石墨為主要原料，以熱固性酚醛樹脂為結(jié)合劑，制備了MgO-MgAl2O4-C復(fù)合材料。探究了自制鎂鋁尖晶石中空骨料添加量對(duì)輕質(zhì)MgO-MgAl2O4-C復(fù)合材料性能的影響。結(jié)果表明：經(jīng)1200℃煅燒后試樣中有SiC和AlN產(chǎn)生，升溫至1400℃時(shí)生成了片狀MgAlON。隨著鎂鋁尖晶石中空骨料的添加量增加試樣經(jīng)不同溫度煅燒后顯氣孔率呈上升趨勢(shì)，體積密度下降。當(dāng)煅燒溫度為1400℃時(shí)，引入6wt%鎂鋁尖晶石中空骨料試樣常溫抗折強(qiáng)度和常溫耐壓強(qiáng)度均達(dá)到最大值分別為14.8MPa和120.5MPa。中空骨料的引入改善了試樣的抗熱震性能，經(jīng)過3次風(fēng)冷熱震后添加6wt%中空骨料試樣的殘余強(qiáng)度保持率高達(dá)80%以上。值得注意的是，試樣的高溫抗折強(qiáng)度隨著中空骨料的加入量增加略微下降。中空骨料的引入改變了裂紋擴(kuò)展的方向，形成了不同的耗散機(jī)制實(shí)現(xiàn)了對(duì)材料的增強(qiáng)增韌。
