MgAlON及其复合材料研究进展
2021-12-28司瑶晨孙红刚李红霞杜一昊尚心莲
夏 淼 司瑶晨 孙红刚 李红霞 杜一昊 尚心莲
中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司先进耐火材料国家重点实验室 河南洛阳 471039
AlON具有优异的高温性能,抗热震性和抗侵蚀性表现尤为突出,但其在1 650℃以下稳定性不佳[1-3]。Weiss等[4]对Al-Mg-O-N系统在1 750和1 800℃的稳定相的关系进行了系统研究发现:在Al-Mg-O-N系统存在一个较大范围的MgAlON固溶区,是由Al2O3-MgAl2O4、MgO-MgAl2O4和AlNMgAl2O4三个含有镁铝尖晶石的二相区构成,因而可通过引入含有Mg2+阳离子的第二相来改善其稳定性。MgAlON材料就是在此基础上发展起来的新型高温材料,可认为其是由引入的MgO或MgAl2O4等热力学稳定剂固溶进γ-AlON后形成的Mg-Al-O-N的固溶体,研究表明其具有优异的抗熔渣侵蚀性、抗液态金属溶蚀性及良好的力学性能,在耐火材料和高技术陶瓷领域有良好的应用前景[5-11]。
一般认为MgAlON具有尖晶石结构,属立方晶系,根据氧原子被氮原子取代数目的多少可分为低氮MgAlON和高氮MgAlON。MgAlON高温材料的性能不仅取决于自身的特性,同时也取决于所固溶的氮含量、微观形貌等,这均与所选用的制备原料和制备方法息息相关[12-17]。特别是不同领域对MgAlON材料性能的要求也不尽相同,单相的MgAlON材料无法满足高端材料领域的需求。近年来科研工作者对MgAlON复合材料开展了大量研究工作,本文中对当前国内外MgAlON复合耐火材料的研究现状进行了综述。
1 碳热还原氮化法
碳热还原氮化法合成单相MgAlON 时,常以Al2O3、MgO、C为主要原料在流动氮气气氛下烧结,其反应过程为:在1 100℃以上时,Al2O3先与MgO原位生成镁铝尖晶石;……
