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本文结合干熄焦炉的实际工作特点,采用数值模拟结合实验的研究方法,分析了干熄焦炉斜道支柱用硅碳棒碳化硅材料的损毁原因;研究了结合剂种类、钢纤维种类与加入量对硅碳棒碳化硅浇注料性能的影响;研究了金属铝粉加入量与粒径、氮化温度和催化剂对原位生成AlN晶须增强增韧硅碳棒碳化硅材料性能与结构的影响;探讨了钢纤维与AlN晶须在材料中的增韧机理。得出如下结论:通过有限元法计算出斜道支柱承受较大的弯曲应力和热应力,并结合对使用前硅碳棒碳化硅材料力学性能与抗热震性能的检测,结果发现:斜道支柱的损毁原因是由于硅碳棒碳化硅材料抗弯强度不高,缺乏一定的韧性,经过多次温度波动后,不能承受上部载荷带来的弯曲应力,从而导致了开裂、剥落等损毁。纯铝酸钙水泥结合的硅碳棒试样中骨料与基质结合较为紧密,孔径分布最为集中,硅碳棒试样具有较大的烘后强度和烧后强度,较好的热震稳定性能和耐磨性能。加入适量的钢纤维能提高浇注料的力学性能、热震稳定性能和耐磨性能,当熔抽弯月型钢纤维含量为2vol%时,硅碳棒试样常温抗折强度达20.1MPa,1000℃高温抗折强度达13.6MPa;熔抽弯月型钢纤维与浇注料基体的界面结合力较强,冷拔端钩型钢纤维与浇注料产生端勾锚固作用,这两种钢纤维对浇注料的增韧较好。将金属铝粉引入硅碳棒碳化硅材料中能改善其成型性能和烧结性能,并生成AlN结合相,显著提高了材料的力学性能和热震稳定性,当金属铝粉(38m)加入量为6wt%时,综合性能最佳,1000℃高温抗折强度达39.7MPa。硅碳棒试样经850℃氮化后,金属铝粉氮化成六边形的片状AlN结合相,常温抗折强度达31.SMPa;1000℃氮化后,六边形的片状AlN转变为长约2m10m,直径约SnmlOOnm的AlN晶须,具有显著的增强增韧作用,加入金属铝粉粒径为13m的硅碳棒试样常温抗折强度和常温耐压强度分别为35.3MPa和169.1MPa。随着金属铝粉粒径的减小,氮化活化能增加,材料的力学性能和热震稳定性略有提高;纳米F。粉催化剂的加入能降低金属铝粉的氮化温度及AlN晶须的生成温度,金属Al粉600℃能氮化成AlN薄膜,850℃能生成AlN晶须。钢纤维增韧浇注料的增韧机理主要是通过与浇注料的粘结力、界面摩擦力和锚固力等形式增加材料的断裂能,提高材料的抗裂能力;原位生成的AlN晶须能减少硅碳棒试样在应力一应变过程中的变形量,并且通过晶须拔出和晶须桥联等增韧机制减少裂纹的形成与扩展,增加材料的韧性。http://www.guitanbang.net.cn/
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