连铸技术的发展对滑板(特别是钙处理钢用滑板)用材料提出了更高的要求,而氧化镁材料耐高温,抗碱性渣性能好,非常适合在这样的苛刻条件下工作,但它致命的缺点是抗热震稳定性较差,不能经受多次反复滑动浇铸。相比之下,氮化铝材料具有较高的导热系数和较低的热膨胀系数,正好可以弥补氧化镁质材料的缺点,且还具有对熔融金属的润湿性差、抗钢水和抗渣侵蚀性强等优良性能,将其与氧化镁质材料复合,有望成为新一代兼具优良抗热震稳定性和抗侵蚀性的耐火材料。本论文将作为触发剂的金属镁粉直接与电熔镁砂颗粒混合,松散堆积成圆柱状作为预形体,然后作为母材的铝锭在高温下氮气气氛中,向上渗透到预形体中,同时发生氮化原位生成MgO/AlN复合材料。采用X-射线衍射仪、光学显微镜、扫描电子显微镜能谱仪和电子探针等手段分析了产物的物相组成、显微结构和微区成份分布,并探讨了复合材料的生成机理。具体研究内容包括:一、以纯铝锭为母材,以电熔氧化镁颗粒为填充剂材料,研究了Mg粉添加量、温度、处理时间等工艺参数对制备过程的影响,探讨了复合材料生成机理。结果表明,Mg在整个反应过程中起到激发和促进铝熔体渗透、氮化和降低反应体系中氧分压的作用,当不添加Mg粉时,铝熔体的渗透和氮化都难以进行。温度的升高,既降低了铝熔体的粘度,提高了渗透速率,又增加了铝氮化反应的动力。随着Mg含量的增加和温度的升高,铝熔体的渗入量和氮化率都在增加,但在Mg含量和温度都较高的情况下,得到试样内部的结构较疏松。在制备过程的初始阶段,铝熔体的渗透和氮化都很剧烈,得到的试样内部以氮化铝陶瓷相为主,随着处理时间的延长,铝的渗透量急剧增加,得到试样内部的基质相中残留大量的金属铝相,进一步延长处理时间,渗透进去的铝逐渐氮化完全。二、采用Al-Si合金熔铸的铝锭作为母材,对比分析了合金元素Si在定向金属氮化法制备MgO/AlN复合材料过程中所起的作用。结果表明,Si可以显著降低铝熔体的粘度,对铝熔体的渗透起到促进作用;但在低温下,对铝熔体的氮化起到阻碍作用,随着温度的升高,又逐渐转化为促进作用。三、分别以电熔刚玉和镁铝尖晶石为填充剂材料,与氧化镁作为填充剂材料时的实验结果相对比,研究了填充剂材料与铝熔体间的界面反应对复合材料制备过程的影响。结果表明,填充剂材料与铝熔体间的界面反应,通过对反应前沿的Mg分压的改变,影响了铝熔体的渗透、氮化及得到复合材料的内部显微结构。