Forschung zur Anwendung von Nanokohlenstoffmaterialien wie Graphen in feuerfesten Materialien - PUDA-Graphit-Verpackungsmaschine

2 Der Einfluss von Nanokohlenstoffmaterialien auf feuerfeste Materialien mit mehreren Kohlenstoffatomen

Die in traditionellen kohlenstoffhaltigen feuerfesten Materialien angegebene Kohlenstoffquelle ist hauptsächlich Graphit. Je nach Graphitmenge wird es in feuerfeste Materialien mit mehreren Kohlenstoffatomen und feuerfeste Materialien mit niedrigem Kohlenstoffgehalt unterteilt. Es wird allgemein angenommen, dass kohlenstoffhaltige feuerfeste Materialien mit einem Graphitgehalt von nicht mehr als 8% zu kohlenstoffarmen feuerfesten Materialien und kohlenstoffhaltige feuerfeste Materialien mit einem Graphitgehalt von mehr als 8% zu feuerfesten Materialien mit mehreren Kohlenstoffatomen werden.

Studien haben gezeigt, dass die Einführung von Graphit die Wärmeschockbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit von feuerfesten Produkten erhöhen kann. Wenn jedoch der Graphitgehalt zu hoch ist, wird die Oxidationsbeständigkeit von feuerfesten Produkten schlechter. Graphit interagiert bei Hochtemperaturgebrauch mit Luft. Der Sauerstoff reagiert unter Bildung von CO- und CO2-Gasen, die dazu führen, dass die Porosität feuerfester Produkte zunimmt, die Korrosionsbeständigkeit feuerfester Materialien verringert und dadurch die Lebensdauer feuerfester Materialien verringert wird. Übermäßiger Kohlenstoffgehalt bei der Stahlherstellung. Erhöht den Kohlenstoffgehalt in der Stahlschmelze. Dies ist ein einflussreicher Faktor, der der Herstellung von kohlenstoffarmem Stahl und sauberem Stahl nicht förderlich ist. Der Kohlenstoffverlustprozess geht mit einem großen Wärmeverlust einher, der der Energieeinsparung und Emissionsreduzierung im Stahlherstellungsprozess nicht förderlich ist und die Produktionskosten der Stahlherstellung erhöht. . Wenn jedoch der Graphitgehalt allein verringert wird, werden die Wärmeschockbeständigkeit und die Korrosionsbeständigkeit von feuerfesten Produkten stark verringert. Es ist nicht förderlich für die Erhaltung der feuerfesten Eigenschaften.

Kohlenstoffnanoröhren und Graphen in Kohlenstoffnanomaterialien wurden erstmals 1991 bzw. 2004 entdeckt. Aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften haben sie die Aufmerksamkeit vieler Wissenschaftler auf sich gezogen. Gleichzeitig sollen sie die mechanischen Eigenschaften kohlenstoffarmer Feuerfestmaterialien verbessern. Kohlenstoffquelle. Viele Wissenschaftler haben den Einfluss von Nanokohlenstoffmaterialien auf die Eigenschaften feuerfester Materialien im Zusammenhang mit Mehrkohlenstoff untersucht und viele Ergebnisse erzielt. Zum Beispiel haben Zhu et al. verwendeten Kohlenstoffnanoröhren, um Flockengraphit teilweise oder vollständig zu ersetzen, und verwendeten das gleiche Herstellungsverfahren, um feuerfeste Magnesium-Kohlenstoff-Materialien herzustellen. Und untersuchten die Unterschiede in der Mikrostruktur, den mechanischen Eigenschaften und der Wärmeschockbeständigkeit von Magnesia-Kohlenstoff-Feuerfestmaterialien mit Kohlenstoffnanoröhren als Kohlenstoffquelle und Flockengraphit als Kohlenstoffquelle. Experimente zeigen, dass Kohlenstoffnanoröhren, wenn sie als Kohlenstoffquelle verwendet und bei 1000 ° C und 1400 ° C gesintert werden, höhere mechanische Eigenschaften aufweisen als Graphitkohlenstoffquellen. Dieses Ergebnis zeigt, dass Kohlenstoffnanoröhren als Kohlenstoffquelle für feuerfeste Magnesia-Kohlenstoff-Produkte verwendet werden. Die feuerfesten Magnesia-Kohlenstoff-Produkte können verstärkt und gehärtet werden. Für den Vergleich der Wärmeschockbeständigkeit von Magnesia-Kohlenstoff-Feuerfestmaterialien zeigt es auch eine bessere Leistung als Flockengraphit. Die Wärmeschockbeständigkeit von Feuerfestmaterialien aus Magnesia-Kohlenstoff mit 5% Kohlenstoffnanoröhren entspricht der von Feuerfestmaterialien aus Magnesia-Kohlenstoff mit 10% Flockengraphit.

QinghuWang et al. hergestellte feuerfeste Al2O3-C-Materialien, die Graphenoxid-Nanoblätter (GONs) enthalten, mit Aluminium, Silizium und SiO2 als Additiven. Die Ergebnisse zeigten, dass im Vergleich zu Al2O3-C-Feuerfestmaterialien ohne GONs mit GONs dotierte Al2O3-C-Feuerfestmaterialien das normale Bruchmodul (CMOR), das Biegemodul (E), die Kraft- und Verschiebungskurven und andere mechanische Eigenschaften des Materials' wurden verbessert. Diese Verbesserung wird auf den Verstärkungseffekt von GONs bei 800 ° C und den synergistischen Verstärkungseffekt mit Graphitflocken und die In-situ-Whiskerbildung bei 1000 bis 1400 ° C zurückgeführt. Tabelle 1 zeigt die spezifischen Daten des Experiments.

Tabelle 1 Bruchmodul und Biegemodul bei Raumtemperatur verschiedener Mengen von Graphenoxid-Nanoblattproben, die bei verschiedenen Temperaturen gebrannt wurden

Tianbin Zhu et al. untersuchten die Auswirkungen von Graphitoxid-Nanoblättern (GONS), Kohlenstoffnanoröhren (CNT) und Ruß (CB) auf die Entwicklung der Mikrostruktur, die mechanischen Eigenschaften und die thermomechanischen Eigenschaften von Magnesia-Kohlenstoff-Feuerfestmaterialien. Es wird mit den herkömmlichen feuerfesten Magnesia-Kohlenstoff-Materialien verglichen, die 10% Flockengraphit enthalten und unter den gleichen Bedingungen hergestellt wurden. Wegen der Existenz von Nanokohlenstoff und der In-situ-Bildung der Keramikphase in MA. Die Kohlenstoffnanoröhrchen enthaltende Komponente hat nach Verkokung bei 1000 ° C und 1400 ° C einen höheren Kaltbruchmodul, und die Zugabe von Nanokohlenstoff verbessert die Wärmeschockbeständigkeit des Materials.

AtulVMaldhure et al. verwendeten Nickelnitrat als Katalysator und Phenolharz als Bindemittel, um den Einfluss der In-situ-Synthese von Kohlenstoffnanoröhren auf die Eigenschaften von Magnesium-Aluminium-Kohlenstoff-Feuerfestmaterialien zu untersuchen. Experimente zeigen, dass 3% Nickelnitrat die Modifikation und strukturelle Umlagerung von Phenolharz im Wärmebehandlungsprozess unter Bildung von Kohlenstoffnanoröhren katalysieren kann und die In-situ-Synthese von Kohlenstoffnanoröhren die mechanischen Eigenschaften von feuerfesten Magnesium-Aluminium-Kohlenstoff-Produkten verbessert. Die Druckfestigkeiten bei Raumtemperatur bei 800 ° C, 1000 ° C, 1200 ° C und 1400 ° C werden um 10,15%, 30,75%, 41,09% bzw. 25,62% erhöht. Gleichzeitig nimmt die Volumendichte des Produkts zu und die Porosität ab, was zu einer weiteren Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit der feuerfesten Magnesium-Aluminium-Kohlenstoff-Produkte führt.

Guo Wei et al. verwendeten Ferrocen als Katalysator und Phenolharz als Bindemittel, um die Wirkung der Ferrocenaddition auf die Leistung von Aluminium-Kohlenstoff-Feuerfestmaterialien zu untersuchen. Das Experiment zeigte, dass die Zugabe von Ferrocen im Bereich von 0 bis 2% liegen sollte, insbesondere nach der Wärmebehandlung bei 1000 ° C ist es vorteilhaft, die mechanischen Eigenschaften des Produkts zu verbessern, und da die Zugabe von Ferrocen das Phenolharz katalysiert Bei der Wärmebehandlung bildet das Innere des Produkts in situ Kohlenstoffnanomaterialien, und die in situ gebildeten Kohlenstoffnanomaterialien helfen dabei, mit dem Additiv Si zu β-SiC-Whiskern zu reagieren, was die Festigkeit des feuerfesten Aluminium-Kohlenstoffs weiter verbessert. Die Zugabe eines Katalysators kann jedoch die Oxidationsbeständigkeit von feuerfesten Aluminium-Kohlenstoff-Stoffen nicht verändern.

Im Zusammenhang mit Multi-Carbon können die mechanischen Eigenschaften von feuerfesten Materialien verbessert werden, unabhängig davon, ob die Kohlenstoffnanomaterialien direkt zugegeben oder die Kohlenstoffnanomaterialien in situ synthetisiert werden. Nach der Wärmebehandlung verbessern Graphit- und Nanokohlenstoffmaterialien gemeinsam die mechanischen Eigenschaften feuerfester Materialien. Wenn feuerfesten Produkten ein bestimmtes Antioxidans zugesetzt wird, interagieren Nanokohlenstoffmaterialien eher mit Keramikwhiskern mit bestimmten antioxidativen Eigenschaften und verbessern die feuerfesten Eigenschaften weiter. Zähigkeit. Aufgrund des Vorhandenseins bestimmter Defekte in Nanokohlenstoffmaterialien kann es zu Oxidation und strukturellen Veränderungen kommen, was zu Nanokohlenstoffmaterialien führt, die Graphit als Kohlenstoffquelle unter einem Mehrkohlenstoffhintergrund nicht vollständig ersetzen können, und zum Effekt des teilweisen Ersetzens Graphit als Kohlenstoffquelle ist relativ gut.

Vor dem Hintergrund von Multi-Carbon, wenn die Kohlenstoff-Nanomaterialien direkt zugegeben werden, ist die Forschung über den Strukturänderungsmechanismus der Kohlenstoff-Nanomaterialien mit steigender Temperatur noch unklar, insbesondere bei Temperaturen über 1400 ° C. zu viel beteiligt. In verschiedenen Atmosphären, wie dem Einfluss der oxidierenden Atmosphäre und der reduzierenden Atmosphäre auf Nanokohlenstoffmaterialien, hat die oben erwähnte Forschung keine gezielte Forschung durchgeführt. Der Prozess der Einführung von Nanokohlenstoffmaterialien durch In-situ-Wachstumsverfahren kann den konkreten Reflexionsmechanismus von Keramikphasen-Whiskern bis zu einem gewissen Grad katalysieren und bedarf weiterer Diskussion.

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