30GrMnSiA渗碳淬火炉后可再氮化吗

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2016-02-21 20:05 标签： 渗碳淬火
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Al2O3-Si-Al系统中原位合成Sialon的反应机理
使用与实际生产相接近的Al2O3-Si-Al原料系统,利用连续称重法,详尽描述试样在升温氮化过程中的重量变化,通过热分析以求得Al2O3-Si-Al原位反应系统的反应活化能.研究表明,Al2O3-Si-Al系统的氮化反应在900～1150 ℃,反应活化能为E=58.5 kJ·mol-1,在 ℃,反应活化能为E=27.26 kJ·mol-1.探讨具有一定颗粒级配构成的原位反应系统制成的坯体直接氮化烧结的反应机理及反应参数,力求为原位合成复相Sialon的工业化生产提供一些工艺指标和影响因素.
Jiang Mingxue
作者单位：
西安建筑科技大学材料科学与工程学院,陕西,西安,710055;中钢集团耐火材料有限公司,河南,洛阳,471039
中钢集团洛阳耐火材料研究院,河南,洛阳,471039
西安建筑科技大学材料科学与工程学院,陕西,西安,710055
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矾土基Ca-α-Sialon氮化反应合成工艺研究
本文用Al2O3、轻烧矾土、金属Si粉、金属Al粉、CaCO3为主要原料，辅以少量添加剂(Y2O3、TiO2、Fe2O3、NH4Cl、NH4F)和晶种(α-Si3N4、α-Sialon)，氮化反应合成Ca-α-Sialon粉体，探讨诸多工艺因素对Ca-α-Sialon反应合成的影响。进一步研究了Ca-α-Sialon材料的热稳定性。并对Ca-α/β-Sialon粉体的抗氧化性能进行了研究。制备出了Ca-α/β-Sialon结合刚玉复合材料。
Ca-α-Sialon的氮化合成实验结果表明：(1)1550℃/12h氮化反应后，氧化铝基试样中Ca-α-Sialon的相对含量最高可达72％，矾土基试样最高可达42％，其他物相为β-S(2)CaCO3加入量增多能够显著提高产物中Ca-α-Sialon的相对含量；(3)添加剂Y2O3、TiO2、Fe2O3可以促进Ca-α-Sialon的合成，其中Y2O3的促进作用最明显，TiO2次之；(4)α-Si3N4晶种的引入能够显著提高Ca-α-Sialon的合成量；α-Sialon晶种的加入同样可以提高Ca-α-Sialon的合成量，但效果不如α-Si3N4(5)Si粉和Al粉的量以及Al2O3种类对Ca-α-Sialon的氮化合成影响不明显；(6)SEM分析结果表明，Ca-α-Sialon发育成柱状晶，长径比在3～10之间。(7)微波氮化可以降低Ca-α-Sialon的合成温度，并在很大程度上缩短反应时间。(8)利用BP人工神经网络建立了Si粉、Al粉、添加剂、α-Si3N4晶种的加入量与1550℃不同保温时间合成的Ca-α-Siaon相对含量之间的非线性对应关系，具有良好的网络预测效果。
Ca-α-Sialon粉体热稳定性研究表明，高温(1800℃)反应烧结合成的Ca-α-Sialon只能在1500℃以下温度稳定存在，1550℃下转变为β-Sialon，在此温度热处理20h后转化率达95％。1550℃氮化反应合成的Ca-α/β-Sialon粉体，热稳定性优于高温(1800℃)反应烧结合成的Ca-α-Sialon，1550℃热处理20h后α-Sialon含量变化不大。以Y2O3为添加剂合成的Ca-α/β-Sialon粉体热稳定性优于以TiO2和Fe2O3为添加剂的试样。
Ca-α/β-Sialon粉体的抗氧化性能研究表明，Ca-α/β-Sialon粉体开始氧化的温度约为900℃，其氧化属于保护型氧化，并且随着粉体粒度的降低，氧化趋势变大。d50=0.35mm的Ca-α/β-Sialon粉体1200℃、1250℃、1300℃氧化的速率常数分别为4.5×10-3mg2·cm-4·min-1、9.3×10-3mg2·cm-4·min-1、13.5×10-3mg2·cm-4·min-1；d50=0.022mm的粉体分别为0.8×10-3mg2·cm-4·min-1、1.1×10-3mg2·cm-4·min-1、1.3×10-3mg2·cm-4·min-1；其氧化活化能分别为213kJ·mol-1和92kJ·mol-1。氧化产物为SiO2、Al2O3和钙黄长石(Ca2Al2SiO7)。
制备的氧化铝基Ca-α/β-Sialon结合刚玉复合材料常温性能为：抗折强度约为20MPa、气孔率为20.8％、体积密度为2.9g/cm3。在室温至1000℃范围内，其强度随温度升高而增加；℃随温度的升高复合材料的强度下降。800℃以前，复合材料的强度随Sialon含量的增加而增大，Sialon含量20wt％的试样1000℃抗折强度达到最大值25MPa。
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