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Al-C-X(X=Si,O,B)三元碳化物具有许多优异的性能,如高熔点、低密度以及优异的抗氧化和抗水化性能,将其作为增强相或抗氧化剂引入到含碳耐火材料中能够改善材料的性能。本文以Al-C-X(X=Si,O,B)三元碳化物的物理化学特性为基础,分别制备了Al4Si2C5、Al4O4C单相粉体和Al4SiC4-Al4O4C复相粉体。并在前期研究的基础上,分别将Al4SiC4和Al8B4C7引入到Al2O3-C和Al2O3-SiC-C耐火材料,探讨Al4SiC4在基体中的物相变化以及对材料显微结构、力学性能、抗氧化以及抗渣等性能的影响。(1)碳热还原反应合成六方片状Al4Si2C5初期成核阶段受固相反应控制,反应中期由气-固反应来推进,晶粒长大过程则由气相反应来控制。由于碳热还原过程中气相原因,SiO2的含量要低于标准摩尔配比含量才能生成单相Al4Si2C5。Al4Si2C5粉末在750°C左右开始氧化,氧化初期是化学反应控速,之后是混合控速,很快转为扩散控速。(2)Al4O4C初期成核阶段为固相反应,晶粒生长发育则由固-液反应和气-固反应来控制。由于气-固反应过程中伴随有气相损失,金属Al含量要高于标准摩尔配比20mol%才能生成单相碳氧化铝。Al4O4C粉末在809°C开始氧化,MgO-C耐火材料中引入Al4O4C后,抗氧化性能与外加金属Al时相当。(3)Al4SiC4-Al4O4C复合粉体中碳氧化铝主要呈多面体形貌,碳硅化铝主要呈片状形貌,部分Al4O4C和Al4SiC4晶粒交错生长。复相粉体的合成是通过固相反应和固液反应来完成,当烧成温度提高至1700°C时,添加过量10wt%金属Al粉的试样中只有Al4SiC4和Al4O4C两相所对应的衍射峰存在。复相粉体的抗氧化性能优于Al4SiC4单相粉体。(4)当Al4SiC4部分替换石墨或炭黑后,Al2O3-C耐火材料的常温力学性能、高温抗折强度与不含Al4SiC4的试样相当,弹性模量和残余抗折强度保持率均有小幅下降。适当引入Al4SiC4有利于材料内部AlN和SiC随系统中气相变化的稳定性,试样中生成的AlN晶须数量及质量增加,从而改善试样的力学性能,同时对试样的抗渣性能起到一定的改善作用。当Al4Si C4完全替换碳源后,SiC晶须的形成受到限制,对力学性能产生不利影响,并降低材料的抗侵蚀性能。Al4SiC4替换碳素原料后,试样的抗氧化性能显著提升,不仅能够降低耐火材料向钢水中增碳的几率,同时经一系列化学反应后可形成固态碳,填补碳复合材料中因氧化形成的碳空位。(5)随Al8B4C7加入量的提高,Al2O3-SiC-C浇注料经高温热处理后的常温力学性能有提高的趋势,高温抗折强度先升高后下降,当Al8B4C7加入量为0.5wt%时,试样的高温抗折强度比未添加Al8B4C7时提高2.6倍。随Al8B4C7加入量的增加,Si C晶须数量增多,SiC晶须在基质中的网络结构赋予试样更高的强度。Al8B4C7加入量的过多,高温下形成液相含量增加,不利于试样的高温力学性能。外加Al8B4C7后浇注料的抗氧化性能明显提升。四组试样经抗渣实验后,大部分渣残留,渣孔轮廓清晰,均表现出优异的抗侵蚀性能。