金属铝-氮化铝-氧化锆复相材料的制备与性能研究

氧化锆(ZrO2)高温结构材料是近20年来钢铁连铸定径水口的材质，其耐高温、抗金属熔体侵蚀，但抗热震性能较差，浇钢时水口易发生热震开裂剥落。本项目拟利用复相陶瓷材料的复相改性及高温塑性相原理，将ZrO2材料与高导热、较低热膨胀的氮化铝(AlN)以及高导热并具有高温塑性相特征的金属铝(Al)复合，采用可控氮化方法、原位反应合成及强制氧化工艺原理制备Al-AlN结合ZrO2复相材料。通过Al高温氮化原位合成AlN的反应过程动力学与体积效应分析以及复相材料性能结构表征，研究氮化温度、氮气压力、氮气流量、ZrO2料源及粒径、坯体密度、Al粒径与形态、烧结剂引入量等对该复相材料显微结构、烧结性能及抗热震性能的影响关系。探索获得具有高抗热震性能Al-AlN结合ZrO2复相材料的材料制备工艺方法与技术参数，实现对Al-AlN结合ZrO2复相材料性能与结构的设计，为耐火材料领域开发一种新型高温结构材料。