Preparation and performance characterization of Al2O3–C refractories with in-situ synthesis of β-Sialon
- 27.05.2025
- Original Paper
- Verfasst von
- Chao-fan Yin
- Jun-rui Yang
- Jian-jun Chen
- Li Wang
- Bin-bin Dong
- Xiang-cheng Li
- Hong-yu Bai
- Fan Bai
- Erschienen in
- Journal of Iron and Steel Research International | Ausgabe 10/2025
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Abstract
Der Artikel geht auf die entscheidende Rolle von feuerfesten Al2O3-C-Materialien beim Strangguss von Stahl ein und beleuchtet ihre Auswirkungen auf die Kontinuität und Stabilität der Produktion. Sie befasst sich mit den Herausforderungen der Reduzierung des Kohlenstoffgehalts in diesen Materialien, um die Standards für die Produktion sauberen Stahls zu erfüllen, ohne ihre mechanischen und thermischen Eigenschaften zu beeinträchtigen. Die Studie konzentriert sich auf die in-situ-Synthese von β-Sialon, einer vielversprechenden keramischen Phase, die für ihre hohe Bruchzähigkeit, Festigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit bekannt ist. Durch thermodynamische Analysen und experimentelle Methoden wird untersucht, wie der unterschiedliche Gehalt an Al / Si-Legierungen die Bildung von β-Sialon und die Gesamtleistung der Feuerfestmaterialien beeinflusst. Die Ergebnisse zeigen, dass die Zugabe von Al / Si-Legierungen die Bildung von AlN- und SiC-Schnurrhaaren bei niedrigeren Temperaturen fördert und die Entwicklung von plattenartigem β-Sialon bei höheren Temperaturen erleichtert. Diese Verbesserung der keramischen Phasenbildung führt zu verbesserter mechanischer Festigkeit und Oxidationsbeständigkeit, wodurch diese Feuerfestmaterialien für anspruchsvolle industrielle Anwendungen besser geeignet sind. Der Artikel untersucht auch die mikrostrukturellen Veränderungen und Adsorptionsmechanismen, die zum Wachstum von β-Sialon beitragen, und liefert ein tieferes Verständnis seiner Entstehung und Eigenschaften.
KI-Generiert
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Abstract
β-Sialon has emerged as a promising material for enhancing the service life of Al2O3–C refractories due to its excellent physicochemical properties. The impact of varying concentrations of nanometer Al/Si alloy on the in-situ synthesis of β-Sialon within Al2O3–C refractory materials, as well as its oxidation behavior, was investigated. The findings indicate that the presence of Al/Si alloy promotes the formation of AlN and SiC whiskers at 1300 °C, which subsequently facilitate the production of plate-like β-Sialon at 1500 °C. Density functional theory analysis reveals that the (020) crystal plane of β-Sialon exhibits the lowest adsorption energy for Al2O and AlO molecules under the influence of iron atoms, suggesting a solid–liquid–vapor growth mechanism for β-Sialon formation. The introduction of these ceramic phases significantly enhances the mechanical properties of Al2O3–C refractories. Specifically, the addition of 6 wt.% Al/Si alloy yielded specimens with the highest cold modulus of rupture and cold crushing strength at 1500 °C, achieving values of 35.2 and 127.5 MPa, respectively––representing increases of 40.1% and 37.4%. Furthermore, during high-temperature oxidation, the formation of plate-like β-Sialon leads to the development of a dense protective layer on the surface. This impedes the diffusion pathways of oxygen and consequently enhances the oxidation resistance of the refractory.
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- Titel
- Preparation and performance characterization of Al2O3–C refractories with in-situ synthesis of β-Sialon
- Verfasst von
-
Chao-fan Yin
Jun-rui Yang
Jian-jun Chen
Li Wang
Bin-bin Dong
Xiang-cheng Li
Hong-yu Bai
Fan Bai
- Publikationsdatum
- 27.05.2025
- Verlag
- Springer Nature Singapore
- Erschienen in
-
Journal of Iron and Steel Research International / Ausgabe 10/2025
Print ISSN: 1006-706X
Elektronische ISSN: 2210-3988 - DOI
- https://doi.org/10.1007/s42243-025-01515-3
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