青岛新中基-高档球形磁粉(磁性四氧化三铁,Fe3O4)磁粉原料

磁粉四氧化三铁
磁粉四氧化三铁是一种常用的磁性材料，由铁氧体微粒和磁性炭黑粉末组成。

它具有高磁导率、高磁饱和度、低磁透磁率等优良性能，可广泛应用于电子、电力、通信、汽车、医疗等领域。

其中，铁氧体微粒是由氧化铁和氧化铁等金属氧化物煅烧而成，具有晶粒细小、晶界清晰、磁导率高等特点。

磁性炭黑粉末则是由碳黑和磁性成分混合而成，具有粒径小、磁性强、分散性好等特点。

两种物质经过混合、加工、烧结等多道工序后，形成了具有稳定性、高磁导率、低损耗等优点的磁粉四氧化三铁。

磁粉四氧化三铁被广泛应用于各种电磁元件中，如变压器、电感器、电动机、发电机等。

此外，它还被用于制作磁芯材料、磁记录材料、磁卡材料、磁性涂料等。

在现代化的电子、通讯、计算机等领域，磁粉四氧化三铁的应用越来越广泛，对于推动科技进步和社会发展具有重要作用。

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㊀第３８卷第５期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.３８㊀Ｎｏ.５㊀２０１９年５月㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＢＵＬＬＥＴＩＮＯＦＴＨＥＣＨＩＮＥＳＥＣＥＲＡＭＩＣＳＯＣＩＥＴＹ㊀㊀㊀㊀㊀Ｍａｙꎬ２０１９㊀炭黑加入量对氧化铝￣碳化硅￣碳质铁沟浇注料性能的影响及材料的工业化应用李德民１ꎬ２ꎬ涂军波１ꎬ刘进强３ꎬ杨㊀强２ꎬ王义龙２ꎬ魏军从１(１.华北理工大学河北省无机非金属材料重点实验室ꎬ唐山㊀０６３００９ꎻ２.唐山市国亮特殊耐火材料有限公司ꎬ唐山㊀０６３０００ꎻ３唐山学院环境与化学工程系ꎬ唐山㊀０６３０００)摘要:为了探明炭黑与Ａｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃ铁沟浇注料性能的相关性ꎬ主要研究了炭黑加入量对材料性能的影响ꎮ以电熔棕刚玉颗粒㊁碳化硅颗粒与细粉㊁硅微粉㊁α￣Ａｌ２Ｏ３微粉㊁白刚玉微粉㊁Ｓｅｃａｒ７１水泥㊁Ｓｉ粉㊁球沥青为主要原料ꎬ分别以０㊁０.５％㊁１％㊁１.５％㊁２％质量分数的炭黑等量替代白刚玉微粉ꎬ外加质量分数为４.２％的水搅拌均匀ꎬ振动浇注成型ꎬ研究了炭黑加入量对浇注料流动性ꎬ经各温度热处理后常温物理性能及高温抗折强度㊁抗氧化性能的影响ꎮ结果表明:随着炭黑加入量的增大ꎬ浇注料流动值先增大后减小ꎬ体积密度先增大后减小ꎬ显气孔率先减小后增加ꎬ常温强度先增后减ꎻ高温抗折强度增大㊁抗氧化性能提高ꎬ其原因分析与形成的β￣ＳｉＣ晶须和发育良好的莫来石晶体有关ꎮ加入炭黑质量分数为１.５％时ꎬ浇注料的综合性能最好ꎮ根据试验实研究结果ꎬ添加１.５％炭黑的铁沟浇注料在铁沟应用中取得了较好的效果ꎮ关键词:铁沟ꎻＡｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃ质浇注料ꎻ炭黑中图分类号:ＴＱ１７５㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀文章编号:１００１￣１６２５(２０１９)０５￣１６０４￣０５ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＣａｒｂｏｎＢｌａｃｋＡｄｄｉｔｉｏｎｓｏｎｔｈｅＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｏｆＡｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣ＣＩｒｏｎＴｒｏｕｇｈＣａｓｔａｂｌｅｓａｎｄＩｔｓＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＬＩＤｅ￣ｍｉｎ１ꎬ２ꎬＴＵＪｕｎ￣ｂｏ１ꎬＬＩＵＪｉｎ￣ｑｉａｎｇ３ꎬＹＡＮＧＱｉａｎｇ２ꎬＷＡＮＧＹｉ￣ｌｏｎｇ２ꎬＷＥＩＪｕｎ￣ｃｏｎｇ１(１.ＨｅｂｅｉＩｎｏｒｇａｎｉｃＮｏｎ￣ｍｅｔａｌｌｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓＭａｉｎＬａｂꎬＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＴａｎｇｓｈａｎ０６３００９ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＴａｎｇｓｈａｎＣｉｔｙＳｐｅｃｉａｌＲｅｆｒａｃｔｏｒｙＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＴａｎｇｓｈａｎ０６３０００ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＴａｎｇｓｈａｎＣｏｌｌｅｇｅꎬＴａｎｇｓｈａｎ０６３０００ꎬＣｈｉｎａ)㊀㊀㊀㊀㊀㊀基金项目:河北省钢铁联合研究基金(Ｅ２０１７２０９０９４)ꎻ河北省自然科学基金(Ｅ２０１７２０９１６４)ꎻ唐山市超低碳复合耐火材料技术创新团队(２０１７)作者简介:李德民(１９８７￣)ꎬ男ꎬ硕士.主要从事耐火材料研究.Ｅ￣ｍａｉｌ:ｌｄｍｔｄ１９８７＠１６３.ｃｏｍ.通讯作者:涂军波ꎬ教授.Ｅ￣ｍａｉｌ:ｔｕｊｕｎｂｏ＠１２６.ｃｏｍ.Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｆｉｎｄｏｕｔｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋａｎｄｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＡｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃｉｒｏｎｃｈａｎｎｅｌｃａｓｔａｂｌｅꎬｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋｃｏｎｔｅｎｔｏｎｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ.Ａｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃｉｒｏｎｔｒｏｕｇｈｃａｓｔａｂｌｅｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｕｓｉｎｇｂｒｏｗｎｃｏｒｕｎｄｕｍａｓａｇｇｒｅｇａｔｅｓꎬｓｉｌｉｃｏｎｃａｒｂｉｄｅꎬｂａｌｌｐｉｔｃｈꎬｃａｌｃｉｕｍａｌｕｍｉｎａｔｅｃｅｍｅｎｔꎬｍｉｃｒｏｓｉｌｉｃａꎬα￣Ａｌ２Ｏ３ａｎｄｓｉｌｉｃｏｎｐｏｗｄｅｒｓａｓｍａｔｒｉｘꎬａｎｄｍｉｘｉｎｇｗｉｔｈ４.２ｗｔ％ｗａｔｅｒꎬｓｈａｐｉｎｇｂｙｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｆｉｒｉｎｇ.Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｍｏｕｎｔｓ(０ꎬ０.５ｗｔ％ꎬ１ｗｔ％ꎬ１.５ｗｔ％ａｎｄ２ｗｔ％)ｏｆｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋｏｎｔｈｅｆｌｕｉｄｉｔｙꎬｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓꎬｈｏｔｍｏｄｕｌｕｓｏｆｒｕｐｔｕｒｅａｎｄｏｘｉｄａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆＡｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃｃａｓｔａｂｌｅｓｆｏｒｉｒｏｎｔｒｏｕｇｈｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔꎬａｓｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋａｄｄｉｔｉｏｎｓꎬｔｈｅｆｌｏｗｖａｌｕｅꎬｂｕｌｋｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｃｏｌｄｃｒｕｓｈｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈｆｉｒｓｔｉｎｃｒｅａｓｅａｎｄｔｈｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｗｈｉｌｅａｐｐａｒｅｎｔｐｏｒｏｓｉｔｙｆｉｒｓｔｄｅｃｒｅａｓｅａｎｄｔｈｅｎｉｎｃｒｅａｓｅ.Ｔｈｅｈｏｔｍｏｄｕｌｕｓｏｆｒｕｐｔｕｒｅａｎｄｏｘｉｄａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｒｅｅｎｈａｎｃｅｄｄｕｅｔｏｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆβ￣ＳｉＣｗｉｓｋｅｒｓａｎｄｗｅｌｌ￣ｄｅｖｅｌｏｐｅｄｍｕｌｌｉｔｅｃｒｙｓｔａｌｓ.ＴｈｅＡｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃｃａｓｔａｂｌｅｓｗｉｔｈ１.５ｗｔ％ｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋｅｘｈｉｂｉｔｅｏｐｔｉｍｕｍｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｓｕｃｃｅｅｄｉｎａｐｐｌｙｉｎｇｔｏａｃｅｒｔａｉｎｆａｃｔｏｒｙ㊀第５期李德民等:炭黑加入量对氧化铝￣碳化硅￣碳质铁沟浇注料性能的影响及材料的工业化应用１６０５㊀ｉｒｏｎｔｒｏｕｇｈ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｉｒｏｎｔｒｏｕｇｈꎻＡｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃｃａｓｔａｂｌｅꎻｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋ１㊀引㊀言我国大中型高炉出铁沟大多使用Ａｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃ质浇注料ꎬ主铁沟损毁最严重的地方是落铁点侧壁空气￣高炉渣￣铁水接触面部位ꎬ它的损毁原因主要在于碳氧化㊁渣侵蚀和铁水冲刷ꎬ研究表明合理选择碳源的种类和加入量可以提高Ａｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃ质浇注料的使用寿命[１￣８]ꎮ赵义等[１]研究了球状沥青加入量对Ａｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃ质浇注料的体积密度㊁显气孔率㊁常温耐压强度㊁烧后质量损失率㊁烧后线变化率㊁高温抗折强度和抗渣侵蚀性等性能的影响ꎬ表明加入球状沥青的质量分数为１％时ꎬ浇注料的综合性能最好ꎻ樊海兵等[２]研究了鳞片石墨外加量对铁沟浇注料的体积密度㊁常温力学强度和抗渣侵蚀等性能的影响ꎬ表明以３％质量分数的球状沥青配合０.５％质量分数的鳞片石墨作为炭素原料制备的铁沟浇注料性能优良ꎮ球沥青残碳较低ꎬ鳞片石墨由于其片状结构不易引入浇注料中ꎬ而炭黑作为一种比表面积很大的无定形碳ꎬ具有残炭高㊁粒度小㊁反应活性大等优点ꎬ经常添加在碳复合耐火制品中ꎬ如镁碳砖㊁铝碳滑板等ꎬ其引入可以降低钢水对耐火材料的侵蚀和渗透ꎬ从而使耐火材料的寿命得到延长ꎬ取得了良好的使用效果ꎮ因此ꎬ在Ａｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃ铁沟浇注料中加入炭黑ꎬ有望提高铁沟浇注料的使用性能ꎮ但是ꎬ炭黑对铁沟料服役机制的影响ꎬ缺乏深入研究ꎬ因此ꎬ本文选用Ｎ９９０炭黑ꎬ它在水中分散性良好ꎮ本文主要研究炭黑加入量对Ａｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃ质浇注料常温物理性能和高温抗折强度及抗氧化性能等的影响规律ꎬ并将研究的结果应用于工业试验ꎮ２㊀实㊀验２.１㊀原㊀料试验主要原料有:电熔棕刚玉ꎬ白刚玉ꎬ９７ＳｉＣꎬ硅微粉(粒度分析Ｄ５０<１.５μｍ)㊁球沥青(软化点约为１１０ħ)㊁ｓｅｃａｒ７１水泥㊁９８金属硅粉(ｗ(Ｓｉ)＝９８.２４％)ꎬ活性Ａｌ２Ｏ３微粉(粒度分析Ｄ５０<２μｍ)ꎬＮ９９０炭黑ꎬ六偏磷酸钠ꎬ其主要原料化学组成见表１ꎮ表１㊀主要原料化学组成Ｔａｂ.１㊀Ｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｍａｉｎｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓ/％ＭａｔｅｒｉａｌＡｌ２Ｏ３Ｆｅ２Ｏ３Ｒ２ＯＳｉＣＣＢｒｏｗｎｃｏｒｕｎｄｕｍ９５.２２０.１５０.０６Ｗｈｉｔｅａｌｕｍｉａｎ９９.４７０.１７０.１６Ｍｉｃｒｏｓｉｌｉｃａ０.５５０.１５０.５６α￣Ａｌ２Ｏ３９９.８００.０３０.０４Ｓｉｌｉｃｏｎｃａｒｂｉｄｅ９７.６０Ｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋ９９.１８２.２㊀试样制备以棕刚玉㊁白刚玉为骨料ꎬ以白刚玉㊁碳化硅㊁氧化铝等为基质ꎬ以水泥为结合剂ꎬ逐渐增加炭黑含量ꎬ分别按质量分数为０㊁０.５％㊁１％㊁１.５％㊁２％ꎬ差值用刚玉粉补足ꎬ制备成浇注料分别标记为１＃㊁２＃㊁３＃㊁４＃㊁５＃ꎬ具体试样配比见表２ꎮ表２㊀配方主要原料组成Ｔａｂ.２㊀ＦｏｒｍｕｌａｏｆＡｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃｃａｓｔａｂｌｅ/％Ｍａｔｅｒｉａｌ１＃２＃３＃４＃５＃Ｂｒｏｗｎｃｏｒｕｎｄｕｍ１￣８ｍｍ６０６０６０６０６０Ｗｈｉｔｅａｌｕｍｉａｎａｎｄｓｉｌｉｃｏｎｃａｒｂｉｄｅ２６２５.５２５２４.５２４α￣Ａｌ２Ｏ３６６６６６Ｍｉｃｒｏｓｉｌｉｃａ２２２２２Ｃａｌｃｉｕｍａｌｕｍｉｎａｔｅｃｅｍｅｎｔ２２２２２Ｂａｌｌｐｉｔｃｈ２２２２２Ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ２２２２２１６０６㊀试验与技术硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３８卷续表Ｍａｔｅｒｉａｌ１＃２＃３＃４＃５＃Ｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋ００.５１１.５２Ｗａｔｅｒｒｅｄｕｃｉｎｇａｇｅｎｔ０.５５０.５５０.５５０.５５０.５５按照表２所示配方配料ꎬ将配好的物料干混６０ｓꎬ加入相同量的水(满足施工要求为标准ꎬ实验加入４.２％)后再湿混１２０ｓꎮ将物料搅拌均匀ꎬ在振动台上震动成型ꎬ制得尺寸为４０ｍｍˑ４０ｍｍˑ１６０ｍｍ的长条试样ꎬ经过常温带模养护２４ｈ后ꎬ脱模ꎬ之后在１１０ħ恒温烘箱中干燥２４ｈꎬ然后分别在空气气氛下ꎬ加热到１０００ħ和１５００ħꎬ并保温３ｈ烧成ꎬ然后ꎬ随炉自然冷却到室温ꎮ２.３㊀性能检测采用ＴＺ￣３４５型胶砂流动度测定仪测定浇注料的振动流动度(３０ｓ振动２５次)ꎬ按照ＧＢＴ５０７２￣２００８㊁ＧＢＴ２９９７￣２０００检测干燥后和烧成后试样的体积密度和显气孔率ꎬ按照ＹＢ/Ｔ５２０１￣１９９３检测干燥后和烧成后试样的耐压强度ꎬ按照ＧＢ/Ｔ３００２￣１９８２检测试样的高温抗折强度(空气气氛ꎬ１４５０ħ保温１ｈ)ꎮ按照ＧＢＴ３００１￣２００７测量试样烧成前后尺寸变化ꎬ计算烧后线变化率ꎮ按照ＧＢ/Ｔ１３２４４￣９１测定试样脱碳层厚度ꎮ用德国蔡司扫描电镜ＥＶＯ１８观察其试样高温抗折断口显微结构ꎮ３㊀结果与讨论３.１㊀炭黑加入量对浇注料常温物理性能的影响３.１.１㊀炭黑加入量对浇注料流动性能得影响图１㊀含不同含量炭黑的试样流动性能Ｆｉｇ.１㊀Ｆｌｏｗａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋｃｏｎｔｅｎｔ在相同加水量的情况下ꎬ浇注料的流动值随炭黑加入量的变化见图１ꎮ从图１可以看出ꎬ浇注料的流动性能随炭黑加入量的增加先变好后变差ꎬ当炭黑外加超过１％时ꎬ流动值变化不明显ꎬ当炭黑外加超过１.５％时ꎬ流动值逐渐变差ꎮ分析主要是炭黑分散性好ꎬ粒度较细ꎬ加入量较小时ꎬ可以填充微小气孔ꎬ减少用水量ꎻ加入量较多时ꎬ游离在气孔之外ꎬ增加加水量ꎬ使流动值减小ꎮ３.１.２㊀炭黑加入量对浇注料体积密度和显气孔率的影响不同温度热处理后试样的体积密度和显气孔率随炭黑加入量的变化见图２ꎮ从图２(ａ)可以看出ꎬ浇注料在经过１１０ħ保温２４ｈ㊁１０００ħ保温３ｈ㊁１５００ħ保温３ｈ处理后ꎬ体积密度都呈现出先增大后减小的趋势ꎻ从图２(ｂ)可以看出ꎬ经低㊁中㊁高温处理后ꎬ试样显气孔率都呈现先减小后增大的趋势ꎬ都在炭黑外加１.５％时取得最小值ꎮ这是因为:一方面ꎬ炭黑体密１.８５ｇ/ｃｍ３ꎬ代替了原来密度较大的白刚玉微粉ꎬ使得浇注料体积密度减小ꎻ另一方面ꎬ随着炭黑加入量的增加ꎬ填充气孔ꎬ结构致密ꎬ并促进试样烧结ꎬ使得试样的体积密度增大ꎻ但炭黑引入过多ꎬ浇注料流动值开始下降ꎬ结构致密性降低ꎬ所以浇注料热处理后ꎬ体积密度减小ꎬ显气孔率增大ꎮ３.１.３㊀炭黑加入量对浇注料不同温度处理后线变化率的影响１０００ħ和１５００ħ烧后试样线变化率随炭黑加入量的变化见图３ꎮ可以看出:经过１０００ħ保温３ｈ及经过１５００ħ保温３ｈ烧后ꎬ线变化率均为正值ꎬ试样均表现为膨胀ꎻ随炭黑加入量的增大ꎬ１０００ħ烧后试样的线膨胀率逐渐增大ꎬ分析原因ꎬ可能是因为Ｃ与Ｓｉ在８００~１２００ħ原位反应生成ＳｉＣ的初晶并产生膨胀ꎬ随炭黑加入量增加ꎬ反应生成的ＳｉＣ(初晶)增多ꎬ膨胀量也相应增大ꎮ１５００ħ烧后试样的线膨胀率呈现先增大后减小的变化趋势ꎬ浇注料在炭黑外加１.５％时ꎬ线变化率最大ꎮ在炭黑加入量为０~１.５％段线膨胀率的增大可能既与生成ＳｉＣ有关ꎬ也与Ａｌ２Ｏ３与ＳｉＯ２发生莫来石化反应有关ꎻ在炭黑加入量为１.５％~２％段线膨胀率减小的原因可能和结构致密性降低有关ꎮ㊀第５期李德民等:炭黑加入量对氧化铝￣碳化硅￣碳质铁沟浇注料性能的影响及材料的工业化应用１６０７㊀图２㊀含不同含量炭黑的试样的体积密度(ａ)和显气孔率(ｂ)Ｆｉｇ.２㊀Ｂｕｌｋｄｅｎｓｉｔｙ(ａ)ａｎｄａｐｐａｒｅｎｔｐｏｒｏｓｉｔｙ(ｂ)ｏｆｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋｃｏｎｔｅｎｔ图３㊀含不同含量炭黑的试样的烧后线变化率Ｆｉｇ.３㊀Ｌｉｎｅａｒｃｈａｎｇｅｒａｔｅｏｆｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋｃｏｎｔｅｎｔａｆｔｅｒｆｉｒｉｎｇ图４㊀含不同含量炭黑的试样的冷态耐压强度Ｆｉｇ.４㊀Ｃｏｌｄｃｒｕｓｈｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋｃｏｎｔｅｎｔ３.１.４㊀炭黑加入量对浇注料常温耐压强度的影响不同温度热处理后试样的常温耐压强度随炭黑加入量的变化见图４ꎮ可以看出:随着炭黑加入量的增加ꎬ１１０ħ干燥后试样的常温耐压强度变化不明显ꎻ１０００ħ和１５００ħ烧后试样的常温耐压强度均呈现先增加后减小的变化趋势ꎬ并且均在炭黑加入量为１.５％时达到了最大ꎮ影响试样强度的因素较多ꎬ包括致密度㊁物相组成㊁显微结构等ꎮ干燥及烧后试样的常温强度随炭黑加入量变化的原因ꎬ分析可能是由于炭黑是一种比表面积很大的无定型碳ꎬ合适的加入量可以很好的分散在浇注料中ꎬ填充气孔ꎬ促进制品的致密化和烧结ꎮ图５㊀含不同含量炭黑的试样的高温抗折强度Ｆｉｇ.５㊀Ｈｏｔｍｏｄｕｌｕｓｏｆｒｕｐｔｕｒｅｏｆｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋｃｏｎｔｅｎｔ３.２㊀炭黑加入量对浇注料高温抗折强度的影响炭黑加入量对浇注料高温抗折强度的影响如图５所示ꎮ如图５所示ꎬ随着炭黑加入量的增加ꎬ试样的高温抗折强度增大ꎬ当炭黑加入量超过１.５％时ꎬ强度增加不大ꎮ图６是不添加炭黑试样高温抗折断口显微结构照片ꎬ图中结合相主要是莫来石ꎻ图７是添加１.５％炭黑的试样高温抗折断口显微照片ꎬ可见试样中除了形成发育良好的莫来石晶相外ꎬ且发现较多的碳化硅晶须ꎬ由于碳是生成碳化硅反应的主要反应物ꎬ分析在高温下空隙处形成的β￣ＳｉＣ晶须和良好的莫来石化与炭黑的加入有关ꎮ同时ꎬ莫来石晶相和碳化硅晶对浇注料高温抗折强度的改善是非常有利的ꎮ３.３㊀炭黑加入量对试样抗氧化性能的影响经１０００ħˑ３ｈ和１５００ħˑ３ｈ热处理后试样断面(４０ｍｍˑ４０ｍｍ)的表观形貌如图８所示ꎬ从图８中可以看出ꎬ１５００ħ的氧化程度小于１０００ħ的氧化程度ꎬ主要和前者温度下试样表面可以形成致密氧化膜ꎬ１６０８㊀试验与技术硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３８卷图６㊀无炭黑试样高温抗折断口显微结构照片Ｆｉｇ.６㊀Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐｈｏｔｏｏｆｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｒａｃｔｕｒｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋ￣ｆｒｅｅ图７㊀添加１.５％炭黑试样高温抗折断口显微结构照片Ｆｉｇ.７㊀Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐｈｏｔｏｏｆｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｒａｃｔｕｒｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｓａｍｐｌｅａｄｄｅｄ１.５％ｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋ图８㊀含不同含量炭黑的试样的抗氧化性Ｆｉｇ.８㊀Ｏｘｉｄａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｒｂｏｎｂｌａｃｋｃｏｎｔｅｎｔ减缓了氧化程度ꎻ脱碳层随着炭黑加入量的增加而逐渐减小ꎬ因此试样的抗氧化性能提高ꎬ其中炭黑加入量在１.５％和２％时ꎬ试样的抗氧化性能相当ꎮ这主要是因为随着炭黑的加入ꎬ试样结构越来越致密ꎬ减缓了氧气对试样的氧化ꎮ但当炭黑加２％时ꎬ浇注料的流动性能开始变差ꎬ显气孔率开始升高ꎬ氧化加快ꎬ所以抗氧化性较１.５％加入量时没有明显改善ꎮ综合上述性能ꎬ炭黑Ｎ９９０在Ａｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃ铁沟浇注料中最佳加入量为１.５％ꎮ４㊀工业试验和应用在实验室研究结果的基础上ꎬ将添加炭黑１.５％的方案在唐山某钢铁有限责任公司进行工业试验ꎮ其高炉容量为１０８０ｍ３ꎬ其主沟到小坑长１３.５ｍꎬ渣沟９ｍꎬ共用料６２吨ꎬ其中主沟用４３吨ꎬ使用至下次套拆ꎬ共使用７８ｄ出铁量约１６万吨ꎬ取得了较好的使用效果ꎮ５㊀结㊀论(１)随着炭黑Ｎ９９０的加入ꎬＡｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃ浇注料常温物理性能先提高后降低ꎻ高温抗折强度和抗氧化性能提高ꎮ炭黑加入量为１.５％时ꎬ浇注料综合性能较好ꎮ(２)在此基础上生产的铁沟浇注料ꎬ取得较好的工业试验效果ꎮ参考文献[１]赵㊀义ꎬ赵㊀顺ꎬ聂建华.球沥青对Ａｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃ质铁沟浇注料性能的影响[Ｊ].耐火材料ꎬ２０１０ꎬ４４(２):１２６￣１２８.[２]樊海兵ꎬ魏建修ꎬ夏昌勇.碳素原料对Ａｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃ质铁沟浇注料性能的影响[Ｊ].耐火材料ꎬ２０１３ꎬ４７(６):４４７￣４５０.[３]江㊀欣.碳颗粒对高炉铁沟料质量的影响[Ｊ].国外耐火材料ꎬ２００２(２):４２￣４６.[４]肖㊀盛.碳源对Ａｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃ质出铁沟用浇注料性能的影响[Ｊ].现代冶金ꎬ２０１１ꎬ３９(６):１７￣１８.[５]黄文胜ꎬ尹洪峰ꎬ郁书中.结合剂对Ａｌ２Ｏ３￣ＳｉＣ￣Ｃ质铁沟浇注料性能的影响[Ｊ].武汉科技大学学报ꎬ２００９ꎬ３２(３):２７５￣２７８. [６]詹家林ꎬ彭㊀兵ꎬ钱学义.铁沟浇注料的研究与开发[Ｊ].四川冶金ꎬ２００７ꎬ２９(５):４２￣４４.[７]王占民ꎬ李再耕.高炉出铁沟用耐火材料的发展[Ｊ].耐火材料ꎬ１９９０ꎬ３０(２):１０９￣１１２.[８]徐国涛ꎬ张洪雷.高炉铁沟浇注料的失效分析及原因探讨[Ｊ].科技创新与应用ꎬ２００８ꎬ３６(１):６￣８.。

铁粉基软磁材料介绍1材料种类海绵铁从1910年开始生产,但直到1946年瑞典赫格纳斯公司才建立起世界第一家铁粉厂,现在铁粉生产已成为一种工业。

60年代建立起雾化制粉工艺,整个铁粉工业年产铁粉逾80万ｔ。

这种材料大部分用于粉末冶金工业,按严格技术要求生产终形制品。

高纯度与高压缩性铁粉的开发,为粉末冶金制品开辟了软磁应用领域。

采用粉末冶金技术,压制铁粉并在高温下烧结,可得到相当于纯铁铸件的软磁部件。

不损害压缩性的合金化方法的开发,提供了大量的合金化材料。

合金添加剂提高电阻率,导致较低的涡流损耗。

合金化材料在高温下烧结也可得到高磁导率。

可是,合金添加剂也降低饱和磁感,而且合金含量在商业使用上还有一个限度。

一般认为,这些材料适合于直流电应用,或很低频率的应用。

减少铁颗粒涡流损耗的另一种方法是在颗粒之间引入绝缘层。

绝缘层可以是有机树脂材料或无机材料,因而这些材料是软磁复合材料。

绝缘层可以有效地降低涡流损耗,但绝缘层的作用像气隙一样,因而也降低了磁导率。

通常用降低绝缘层厚度、压制到高密度和进行热处理消除或减少应力来部分地恢复磁导率。

性能的变化取决于所使用的频率。

因而最近几年迅速发展了一系列材料与工艺。

软磁复合材料的最新开发,旨在生产可在较低频率下使用的部件。

像电机一类通常是在50-60Ｈｚ频率下工作,但微型化趋势可能将频率增加到100Ｈｚ或300Ｈｚ。

将低频应用的烧结软磁材料与50Ｈｚ应用的软磁复合材料对比一下是有趣的。

这种对比是在50Ｈｚ与0 5Ｔ条件下进行的,因为在较高磁感下的涡流损耗比例相当大,对于烧结材料性能的测定是困难的。

高电阻率的烧结材料在50Ｈｚ下的总损耗接近于软磁复合材料的总损耗。

而烧结材料的总损耗中涡流损耗占有很高比例,而软磁复合材料的总损耗几乎全是磁滞损耗。

对比软磁复合材料的直流磁滞曲线与50Ｈｚ时的磁滞曲线,这些曲线实际上是相同的,因而证实总损耗几乎全是磁滞损耗。

一种高电阻率材料(含3%Ｓｉ的烧结铁)在直流和在0 05Ｈｚ、0 5Ｈｚ和50Ｈｚ交流时的磁滞曲线的面积随频率的增加而增加,证实存在着涡流损耗。