高铝矾土碳热还原氮化合成SiAlON的反应过程.pdf

技术简报
!"#$%& ’"#(#"& ) 耐火材料*++,,-+( - )
高铝矾土碳热还原氮化合成!"#$%& 的反应过程
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侯新梅’( ) 钟香崇’
’)郑州大学高温功能材料河南省重点实验室) 郑州*+,,+(
()北京科技大学冶金与生态学院
) ) 以天然铝硅酸盐原料为基础,研究合成!"#$%& 是新世纪() 结果与讨论
耐火材料的发展方向之一。本实验室采用我国丰富的高铝矾(/ ’) 高温热重试验
土为主要原料,以炭黑、粉和粉为还原剂,研究了还原氮对试样和的热重分析发现:( )试样在
!" #$ #23 6 #*2 6 ’’,,,
化合成!"#$%& 过程的机理并已取得了一定的成果。- 种还@ 以前出现少量的质量减少,这主要是由于试样中部分碳与
原剂中,炭黑的成本相对较低,对反应烧结法直接合成!"#. 氮气中残留的氧反应生成 6% 所引起的;(()温度大于’,,,
$%& 材料具有重要意义,因此有必要对矾土碳热还原氮化法@ 时,质量减少趋势开始加快,估计还原氮化反应开始进行。
合成!"#$%& 的机理进行研究。(/ () 还原氮化试验结果
试验图为试样和在不同温度下氮化反应后的质
’) ’#23 6 #*2 6
’/ ’) 原料及配比量变化图。由图’可看出:(’)试样在’’,, @ 和’(,, @ 质量
试验原料为: 的轻烧等高铝矾土略有下降,这可能是由于部分碳的氧化引起质量减少所致;
" ,/ ,0* 11 ! #23
( ( ) ,( ) )和等高铝矾土( )从开始试样质量迅速下降,说明从开始还
! #$( %- 4 23/ ,35 ! !"%( 4 (2/ 3(5 " ( ’-,, @ ’-,, @
( ( ) ,( ) ),粒度原氮化反应进行较为剧烈;( )从开始,质量下降趋势
#*2 ! #$( %- 4 *+/ +25 ! !"%( 4 +-/ 0’5 ",/ ,** - ’*+, @
11 的炭黑(!(6)#77/ 75 )。变缓,说明氮化反应基本进行完全。
试验以合成" 4 - 的#.!"#$%& 为主要目标产物,其原料配
比按以下方程式进行(试样分别记为和):
#23 6 #*2 6
矾土:
#23
( · )
- -#$( %- (!"%( 8 ’+6 8 +&( %
( )
(!"- #$- %- &+ 8 2#$( %- 8 ’+6% ’
矾土:
#*2
( · ) ( )
- #$( %- (!"%( 8 ’+6 8 +&( %(!"- #$- %- &+ 8 ’+6% (
式( )和( )分别为矾土和合成的反应方
’( #23 #*2 !"#$%&
程式,由于矾土原料中存在、等杂质,故炭黑的加
9:( %- ;"%(
入量超过理论加入量。将配好的原料混匀并成型为
+5 $-2 图试样和在不同温度氮化后的质量变化率
’) #23 6 #*2 6
11 <(-+ = -3)11 和$-2 11 <(3 = ’,)11 两种试样。
(/ -) 不同温度氮化后试样的 BCD 分析
’/ () 试验
对不同温度下氮化后的产物做 B