随著(zhe)鋼鐵(tiě)冶煉等高(gāo)溫技(jì)術(shù)的(de)發展，優質高(> >‍gāo)效耐火(huǒ)材料及原料的(de)開★≠(kāi)發及研究迫在眉睫，合成原料作(zuò)為(wèi)一(yī)種具↓≤有(yǒu)發展前途的(de)耐火(huǒ)材料得(de)到(dào)越來(l™¶ái)越多(duō)的(de)應用(yòng₽€)。氮化(huà)矽鐵(tiě)(Fe-Si3N4)是(shì)近(jìn)些(xiē)♦←¥年(nián)來(lái)出現(xiàn)的(de)$φ一(yī)種新型合成原料，它是(shì)以FeSi75鐵(tiě)合€✔α金(jīn)為(wèi)原料，利用(yòng)氮化(huà¥≈β)技(jì)術(shù)和(hé)高(gāo)溫合成工(gōn≤ g)藝來(lái)制(zhì)備的(de)。

　　2.試驗過程

　　氮化(huà)矽鐵(tiě)因含有(yǒu)Si3N4相✘φ≠↔(xiàng)，而具有(yǒu)Si3N4的(de)一(yī)些(xiē↓♠∞ )優異性能(néng)，如(rú)高(gāo)的(de)耐火(hu✘♦∏↓ǒ)度，良好(hǎo)的(de)抗侵蝕性，高($↓♠gāo)的(de)力學強度，良好(hǎo)的(de)抗熱(rè)震性，較低(dī)π∏‌<的(de)熱(rè)膨脹率，較高(gāo)的(de)​©抗氧化(huà)性等一(yī)系列優點；又(yòu)因其含有(yǒu)Fe塑性相(xiàng)×‌而具有(yǒu)良好(hǎo)的(de)燒結性能(néng)。同時(π&↑shí)，相(xiàng)對(duì)于氮化(huàδ™★∏)矽而言，氮化(huà)矽鐵(tiě)價格更低(dī)廉，也(yě)便于進行(xíng)≤Ω™工(gōng)業(yè)化(huà)推廣和(hé)生(αφ•shēng)産，因此已被用(yòng)為(w' ↕±èi)耐火(huǒ)材料的(de)原料、高(gāo)溫結合相(xiàng)和(§≥hé)高(gāo)溫結構材料，現(xiàn)已廣泛應用(yòng)于高(gāo)爐鐵(tiě)↕®$溝澆注料和(hé)炮泥中。近(jìn)年(nián)來(l↔₽•ái)，對(duì)氮化(huà)矽鐵(tiě)材料及其在耐火(huǒ)材料中應用(yòng)的✘♦≠(de)研究越來(lái)越多(duō)，也(yě)取得(de)了(le)一±§Ω≤(yī)些(xiē)成果。在本文(wén)中，介紹了(le™₩↓)氮化(huà)矽鐵(tiě)的(de)合成、特性及其在澆注料、炮泥和(hé)複合♣π§÷耐火(huǒ)材料中應用(yòng)的(de)研究進展，并對(duì)其進行(xíng)了(le)↔£β前景展望。

　　目前氮化(huà)矽鐵(tiě)主要(yào)用(yòng)于澆注料∏α‍↔、炮泥和(hé)複合耐火(huǒ)材料等耐火(huǒλ'ε)材料中。

　　1、澆注料

　　氮化(huà)矽鐵(tiě)在澆注料中的(de)‌&應用(yòng)主要(yào)側重于Al2O3-SiC-C鐵(tiě)溝澆∞β↓∑注料、鎂質澆注料和(hé)高(gāo)鋁澆注料等。

　　1.1 Al2O3-SiC-C鐵(tiě)溝澆注料

　　Al2O3-SiC-C質澆注料具有(yǒu)良好(hǎo)的(de)抗渣≈↓侵蝕性和(hé)抗沖刷性能(néng)，在高(gāo)爐出鐵(tiě)®★溝的(de)主溝、撇渣器(qì)和(hé)支溝等部位得(d$‍π<e)到(dào)了(le)廣泛應用(yòng)。但(dàn)由于冶煉技(jì)術(shù)的(☆✔↓♦de)發展，高(gāo)爐利用(yòng)系數(shù)的(de)不(bù)斷提高(gāo)♠$和(hé)高(gāo)爐長(cháng)壽化(huà)的(de)要(yào)求，'≤•Al2O3-SiC-C質鐵(tiě)溝澆注料壽命的(de)進一(yī)步提高(g ↕♦↓āo)也(yě)刻不(bù)容緩。而現(xiàn)階段的(de)Al2O3-σ​δ↓SiC-C質鐵(tiě)溝澆注料在周期性熔渣、熔€σ&鐵(tiě)的(de)化(huà)學侵蝕、熱(rè)☆↑π沖擊和(hé)渣、鐵(tiě)的(de)沖刷作(zuò)用(yòng)下(xià)容易★σ∞®出現(xiàn)脫落；同時(shí)鐵(tiě)溝• ←γ澆注料中碳化(huà)矽和(hé)碳質材料在高(gāo)溫下(xià)的(d'∏σ₹e)氧化(huà)也(yě)會(huì)造成材料的(de®←)結構破壞，這(zhè)些(xiē)均會(huì)導緻鐵(tiě)溝澆注料的(de)損毀。

　　氮化(huà)矽鐵(tiě)中的(de)Si3N4具有(↓←≈↔yǒu)不(bù)與渣和(hé)鐵(tiě)完全∏≥✔潤濕的(de)優點，可(kě)以改善鐵(tiěλ¶)溝澆注料的(de)抗侵蝕性；Si3N4的(∞Ω©de)氧化(huà)産物(wù)會(huì)在試樣表面形成SiO2保護₽π膜，阻礙了(le)材料的(de)進一(yī)步氧化(huà)±₹•→，增強其抗氧化(huà)性能(néng)；金(jīn)屬塑性相(•>∑©xiàng)Fe具有(yǒu)助燒結作(zuò)用(yòng)，可(kě)以改善澆注料的(de↔‍<)力學性能(néng)。陳俊紅(hóng)等比較了(le)8%(w)的(de)氮化( γhuà)矽和(hé)氮化(huà)矽鐵(tiě)對(duì)Al2O3-SiC-C鐵(tiπ↔‍εě)溝澆注料在1500℃時(shí)的(de)防氧化(huà)行(xíng)為≤£(wèi)。結果發現(xiàn)，高(gāo)溫氧化(hΩ​uà)氣氛下(xià)，表面氮化(huà)矽鐵(tiě)中的(de)Si3N4首先氧δ€化(huà)生(shēng)成SiO2，構成氧化(huà)層的(de)主體(tǐ)；随著(zhe•♠)鐵(tiě)相(xiàng)材料的(de)氧化(huà' )，形成的(de)氧化(huà)鐵(tiě∑'ε")(Fe，)降低(dī)了(le)氧化(huà)層的≈&(de)熔點及熔體(tǐ)的(de)黏度，增進了(le)熔體(tǐ)在澆注料★Ωε×表面上(shàng)的(de)潤濕性和(hé)流動性，形成了(le)覆蓋于澆注料‍ε"表面的(de)氧化(huà)層而阻止了(le)炭素材料>​₽>的(de)氧化(huà)，使其具有(yǒu)★×∏比純Si3N4更好(hǎo)的(de)抗氧化(huà)性能(néng)。而γλ澆注料內(nèi)部的(de)Fe并不(bù)是(shì)以氧化(huà)鐵(t← ©iě)(FexO)的(de)形式存在，對(duì)高(gāo)溫性能(néng)不(bβ←>₽ù)會(huì)有(yǒu)害。劉斌的(de)γ‍→研究也(yě)得(de)出同樣的(de)結論，并且發現(xiàn)氮化(huà)矽鐵(tiě)中§π的(de)Si3N4在高(gāo)溫下(xià)氧化(huà)生(shēng)成的(de)N2π£&和(hé)炭素材料氧化(huà)生(shēng)←∑"成的(de)CO會(huì)堵塞材料的(de)®♦λ 內(nèi)部氣孔，從(cóng)而有(yǒ↔​u)效地(dì)防止了(le)進一(yī)步氧化(huà)。有(yǒ× u)研究表明(míng)：添加5%(w)的(de)氮化(huà)矽鐵(tiě)可(kě)以提高(gγσ↑σāo)Al2O3-SiC-C質鐵(tiě)溝澆注料的(de)高(gāo)溫抗折♣♠強度、高(gāo)溫抗氧化(huà)性能(néng)。邢春山(shān)發現(xiàn)，↑ 随著(zhe)氮化(huà)矽鐵(tiě)加入量的(‌§¶∞de)增加，鐵(tiě)溝澆注料的(de)抗渣侵蝕性能(néng)略有(yǒu)提高(gāo)♦¥♣。而劉志(zhì)軍發現(xiàn)氮化(✔↑✔huà)矽鐵(tiě)加入量為(wèi)9%(w)時(sh©∏₹'í)，抗渣性能(néng)最好(hǎo)；當氮化(huà)矽鐵(♥γ₽φtiě)量過大(dà)時(shí)，反應過程中大(dà)量遊離(lí)鐵(tiě)的(de§↑)出現(xiàn)會(huì)造成材料內(nèi)部出現(xiàn)大(dΩγ♥€à)量的(de)低(dī)共熔點物(wù)€₹♠₩，從(cóng)而降低(dī)澆注料的(de)抗渣侵蝕性能(néng)。

　　1.2鎂質澆注料

　　鎂質澆注料具有(yǒu)耐火(huǒ)度和(hé)荷↓'→§重軟化(huà)溫度高(gāo)，不(bùΩ™)污染鋼水(shuǐ)，抗堿性渣侵蝕性好(hǎo)等特點，在煉鋼爐及其鋼•±§包等熱(rè)工(gōng)設備上(shàσ $×ng)應用(yòng)較多(duō)。塗軍波等以二氧化(huà)矽微(wēi)粉為✘★(wèi)結合劑，研究了(le)不(bù)同氮化(huà)矽鐵(tiě)細粉加入量對(duì)鎂質  ♦澆注料常溫物(wù)理(lǐ)性能(néng)和π₩(hé)高(gāo)溫力學性能(néng)的(de)影(yǐng) ε∞響。發現(xiàn)在氮化(huà)矽鐵(tiě)加入量為(wèi)3%(w)時(shí)，120≥♦β0和(hé)1500℃燒後的(de)常溫強度以及1¶→δ400℃的(de)高(gāo)溫抗折強度均達到(dào™ ∑)最大(dà)，這(zhè)是(shì)由于氮δδ•化(huà)矽鐵(tiě)加熱(rè)過程中氧化(huà)生(shēng)成的ΩπΩ(de)SiO2與鎂砂生(shēng)成了(le)鎂橄榄石，增加了(le)材料的(de)強度，鐵(σλ♥tiě)相(xiàng)物(wù)質與氧化(huà)鎂固溶促進了(le♥​ β)材料的(de)燒結。為(wèi)了(le)解決加入氮化(huà)矽鐵(tiě)後鎂質澆注料不‌α∞σ(bù)好(hǎo)燒結的(de)問(wè♦¥<n)題，塗軍波等又(yòu)研究了(le)B4C加入量對(duì)鎂質澆注料力學性能(n​★éng)的(de)影(yǐng)響，結果表明(míng)，B4C的(de)加入一(yī)方面←★≤促進了(le)燒結，提高(gāo)了(le)試樣中高(gāo)溫處理(lǐ)後的(™γ↓≤de)強度；但(dàn)另一(yī)方面B4C在燒結過程中氧化 ₩↔(huà)産生(shēng)液相(xiàng)，降低(dī)了(le)顆粒之間(jiān)Ω σ÷的(de)直接結合程度，使得(de)試樣的σ×₽(de)高(gāo)溫抗折強度下(xià)降。

　　1.3高(gāo)鋁澆注料

　　高(gāo)鋁澆注料具有(yǒu)力學性能(néng)好(hǎo)、抗滲透、耐侵蝕、抗沖擊等優∏≤"↑異性能(néng)，廣泛用(yòng)于電(diàn)站(zhàn£↕♦)、鍋爐、熔鑄爐、加熱(rè)爐、均熱(rè)爐、∑><熱(rè)處理(lǐ)爐和(hé)感應爐等爐襯的(de)不(bù) ∏↕同部位。高(gāo)傑等以高(gāo)鋁礬土(t₹>'₽ǔ)熟料為(wèi)主要(yào)原料，以純鋁酸鈣水(shuǐ''$★)泥為(wèi)結合劑，研究了(le)氮化(huà)矽鐵(tiě)加入量對(☆☆Ω←duì)熔鋁爐用(yòng)高(gāo)鋁質澆注料性能(néng)的(de)‌≈$Ω影(yǐng)響。結果表明(míng)，随✘&著(zhe)氮化(huà)矽鐵(tiě)加入量的(de)增加，因氮化(hu"  à)矽鐵(tiě)氧化(huà)生(shēng)成的(de)SiO2與氧化(huà)鋁反☆ ≠♦應生(shēng)成莫來(lái)石，增加了(le)₩‍燒後試樣的(de)常溫強度；然而氮化(huà)矽鐵(tiě)的(de)部分(​♦π™fēn)氧化(huà)會(huì)造成基質中出λ←↑現(xiàn)孔洞，增加了(le)熔渣對(duì)試樣的(de≈≤&)滲透。當氮化(huà)矽鐵(tiě)加入量為(wèi)5%(w)時(shí)，坩埚試樣鋁£₹α液滲透比較嚴重。

　　2、炮泥

　　炮泥是(shì)一(yī)種用(yòng)于堵塞高(gāo)爐出鐵(tiě)♠♦β₹口的(de)重要(yào)耐火(huǒ)材料，出鐵(tiě)時(shí)，渣✘✘ 、鐵(tiě)同時(shí)從(cóng)出鐵(tiě)口排出。随著(zhe)高ε (gāo)爐的(de)大(dà)型化(huà≠λ‍←)和(hé)長(cháng)壽化(huà)，高(gāo)風(fēng)溫、•±↕富氧噴吹、高(gāo)壓等冶煉技(jì)術(shù)的(de)不(b↕βù)斷強化(huà)，對(duì)出鐵(←∞∏tiě)口炮泥的(de)性能(néng)提出了(l™₹ •e)更高(gāo)的(de)要(yào)求，如(r≈₽π€ú)具有(yǒu)高(gāo)的(de)抗化(huà±÷✘)學、渣和(hé)生(shēng)鐵(tiě)侵蝕性，良好(hǎo)的(de)燒結性、填充性，≈©₹ε優良的(de)抗熱(rè)震性和(hé)高(gāo)溫體(tǐ)積穩定性✘÷，環境污染小(xiǎo)，易開(kāi)口，能(néng)延長(cháng)出鐵(✘↓tiě)時(shí)間(jiān)并保護爐缸 " 。炮泥已從(cóng)單純的(de)消耗性耐火(huǒ)材料轉變成功能(néng)性耐∑®火(huǒ)材料，其質量的(de)好(hǎo)壞直接關系到(dà☆δ↑£o)高(gāo)爐生(shēng)産能(néng)否順  ®行(xíng)。傳統的(de)炮泥已經不(bù)能(néng)适應現(xiàn)"≠π©代冶煉要(yào)求，開(kāi)發高(gāo)性能(néng)炮泥勢在€α÷必行(xíng)。

　　Si3N4具有(yǒu)熔點高(gāo)、強度高(gāo)、抗熱(rè)βα>∞震性好(hǎo)和(hé)結構穩定的(de)特點，在λ¥→©一(yī)定程度上(shàng)提高(gāo)了(le<♠↔)炮泥的(de)高(gāo)溫強度、抗氧化(huà)性、抗侵蝕和(hé)抗沖刷≠☆ε♥性能(néng)，但(dàn)炮泥的(de)開(kāα ™i)口性能(néng)改善不(bù)明(míng)顯 ₩♣ ，而且Si3N4價格又(yòu)比較昂貴，限制(zhì)了★↔ ♦(le)其在炮泥中的(de)使用(yòn$$​g)。氮化(huà)矽鐵(tiě)具有(yǒu)Si3N4的(de)所有(yǒu)特性，含有(y¥'ǒu)的(de)金(jīn)屬塑性相(xiàng)Fe能(néng)促進燒結↔ε♦↔，在一(yī)定程度上(shàng)又(yòu)能(néng)解決Si3N4難燒結的(de≤®€‌)問(wèn)題，而且價格比Si3N4低(d>® ī)廉，故對(duì)氮化(huà)矽鐵(tiě¶")在炮泥中應用(yòng)的(de)研究±♠×£越來(lái)越多(duō)。

　　加入氮化(huà)矽鐵(tiě)的(de)炮泥在高(gāo)溫加熱(rè)→≠✘"過程中，發生(shēng)的(de)反應除了(le)瀝青的(de)分(fē∑↑n)解、炭化(huà)和(hé)助燒結劑的(de)液相(xiàng)燒結外(wài)，主要(yà׶₩o)反應就(jiù)是(shì)氮化(huà)矽鐵(tiě)在含碳材料中α♠'‍的(de)反應，其氣氛主要(yào)是(shì)含Nσ 2、O2、CO2和(hé)CO等的(de)混合氣體←α(tǐ)。其可(kě)能(néng)發生(shēng)≥$₩§的(de)主要(yào)反應如(rú)下(xià)：

　　可(kě)見(jiàn)，加入氮化(huà)矽鐵(tiě)後，在高₩<★♦(gāo)溫下(xià)試樣表面的(de)Si3N4能(néng)氧化(•×αhuà)生(shēng)成SiO2保護膜，阻礙炮泥的(de)進一(yī)步氧化(huà)，提×∞ 高(gāo)炮泥的(de)抗氧化(huà)性能(néng)。炮泥中的(•×de)氮化(huà)矽鐵(tiě)在反應觸媒——金(jīn)屬塑性相‌α>♦(xiàng)Fe和(hé)碳的(de)參與下(xià)反應σ₽生(shēng)成Si2N2O、SiC和(hé)AlN<π新相(xiàng)，強化(huà)了(le$★)炮泥的(de)基質和(hé)組織結構，提高(gā↔≠o)材料的(de)中溫和(hé)高(gāo)溫強度。而且，試樣內(nèi)部S≈™♥​i3N4氧化(huà)生(shēng)成的(de)SiO2活性較高(gāo)，其<& 能(néng)與材料中的(de)Al2O3反應生(shēng)成莫來(lái)石β≥↕♦，更進一(yī)步提高(gāo)高(gāo)溫強度及材料的(de)耐沖刷性，延長(cháng) δδ出鐵(tiě)時(shí)間(jiān)。高(gāΩσ₩o)溫下(xià)N2和(hé)CO等氣體(tǐ)的(de)逸出使試←™★λ樣中産生(shēng)氣孔，提高(gāo)炮泥在實際使用(yò∞ ng)過程中的(de)開(kāi)孔性能(néng)。同時(shí)，生(shēng)成的(d©↑e)N2和(hé)CO具有(yǒu)減少(shǎo)與 φ¥鐵(tiě)水(shuǐ)接觸界面的(de)摩≤→☆擦作(zuò)用(yòng)，而且一(yī)部分(fē×β✘n)氣體(tǐ)又(yòu)貯存于氣孔中，這(zhè)雙重作(zuò)用​§Ω (yòng)均抑制(zhì)了(le)鐵(tiě)水(shuǐ)及熔渣向炮泥✘$★中的(de)滲入及蝕損，提高(gāo)材料的(de)抗侵蝕♥≠"和(hé)滲透性能(néng)。周永平等認為(wèi)氮化(huà)矽鐵(tiě)的(de)∏≤£量不(bù)應超過15%(w)，因為(wèi)過多(duō)氮化(huà)矽鐵(tiě)量的(d≤β"♥e)添加會(huì)使炮泥的(de)氣孔率過大(dà)，造✔‍€↔成強度下(xià)降。而且過量鐵(tiě)元素的(de£↓)存在也(yě)會(huì)使試樣在高(gāo)溫時(shí)的(de)液相(xiàng)±→量增多(duō)，導緻試樣強度下(xià)降。

　　陳俊紅(hóng)等研究發現(xiàn)，當氮化(huà±λδ)矽鐵(tiě)加入量為(wèi)12%(w)時(shí)，有(yǒu)Ω¥助于提高(gāo)炮泥的(de)高(gāo) ≥∏>溫抗折強度和(hé)抗沖刷性，延長(cháng)出鐵(tiě)時(shí)間(jiāπ $n)。邱海(hǎi)龍等和(hé)占華生(shēng)等分(fēn)别将含氮化(hu>∑à)矽鐵(tiě)5%和(hé)10%(w)的(de)Al2O3-SiC-C無♣™₽水(shuǐ)炮泥在3200、580、26¶★0和(hé)2000m3等大(dà)中型高(gāo)爐上(sh‌'☆àng)進行(xíng)了(le)成功應用(yòng)，無 σ≤水(shuǐ)炮泥的(de)中高(gāo)溫強度和(÷α±hé)抗侵蝕沖刷性能(néng)得(de)到(dào)了(±± ‌le)明(míng)顯提高(gāo)，炮泥使用(yòn÷✔g)過程中的(de)擴孔速度慢(màn)，開(k∑&×āi)口性能(néng)好(hǎo)，出鐵(tiě)時(sα‌§♦hí)間(jiān)延長(cháng)到(dào)120min以上(shàng)，減≈≈λ®少(shǎo)了(le)出鐵(tiě)次數(shù)，大(dà)幅降低(dī)了(le)爐前工φ©•(gōng)人(rén)的(de)勞動強度。梅鋼高(gāo)爐炮泥中添加氮化(π≈←huà)矽鐵(tiě)後，增強了(le)炮泥的(de)抗渣和(hé)抗沖刷性能(néng)，卡←§​σ焦現(xiàn)象的(de)發生(shēng)也(y✘✔ ₹ě)得(de)以降低(dī)。但(dàn)也(yě)δ¶∞有(yǒu)研究均認為(wèi)氮化(huà)矽鐵(tiě)的(d ☆☆e)加入量對(duì)炮泥的(de)抗渣侵蝕性影(yǐng)響不$φ(bù)大(dà)或很(hěn)小(xiǎo)。将氮化(huà)矽鐵(tiě♥δ< )和(hé)金(jīn)屬相(xiàng)Al和(hé)Si同時(shí)加入到(dào)無水(Ωδα♦shuǐ)炮泥中，利用(yòng)原位反應生(shēng)成氮化(huà)物(wù÷β←★)和(hé)氫氧化(huà)物(wù)，自(zì)修複和(hé)自(zì)增強被破壞的(de)‌₩€炮泥組織結構的(de)原理(lǐ)，研制© (zhì)出高(gāo)性能(néng)的(de)無水(♥∞₩φshuǐ)炮泥，而且已成功應用(yòng)于首鋼、遷鋼。

　　亓華濤發現(xiàn)：炮泥中添加氮化(huàπ§φ)矽鐵(tiě)後，與加入SiC或的(de)炮泥相(xiàng)比，其各個(gè)溫度下(xià)≈←&的(de)高(gāo)溫抗折強度都(dōu)有(yǒu)不(bù)β↓ε同程度的(de)提高(gāo)，其原因在于氮化(hu≈‍à)矽鐵(tiě)中存在延性顆粒增強體(tǐ)Fe和(hé)金(jīn)屬間(jiān ×♣)化(huà)合物(wù)Fe3Si，Fe3Si促進了(le)炮泥燒結和(hé)♦↔<✔α-Si3N4向β-Si3N4¶‍的(de)轉變，提高(gāo)了(le)氧化(huà)物(wù)、非氧化(huà)物★÷(wù)間(jiān)的(de)結合強度。同®πλ€時(shí)還(hái)發現(xiàn)，當氮化(huà)矽鐵(tiě)₹∏≠加入量超過24%(w)時(shí)，炮泥的(de)氣孔率明(míng>™")顯增大(dà)，各溫度段的(de)抗折強度相(xiàng)應下(xià)降。

　　3、複合耐火(huǒ)材料

　　複合耐火(huǒ)材料是(shì)由兩種或兩種以上(shàng)不(bù)同性質的(de)耐火÷★♦δ(huǒ)原料，通(tōng)過物(wù)理(lǐ)或化(huà)λ¶₩±學的(de)方法，在宏觀(微(wēi)觀)上(shàng)組成具有(yǒu)新性能(néng)‌Ω±€的(de)耐火(huǒ)材料。氮化(huà)矽鐵(tiě)在複合耐火(huǒ)材×®₽§料中的(de)應用(yòng)主要(yào)側重于含碳複合材料和(hé)•∞ 無碳複合材料。

　　3.1含碳複合材料

　　王躍等發現(xiàn)在ASC磚中加入氮化λ>"(huà)矽鐵(tiě)時(shí)，氮♣¥化(huà)矽鐵(tiě)中的(de)Si3N4在高(gāo≥₹)溫使用(yòng)過程中會(huì)轉化(h↔δ σuà)為(wèi)Si2N2O；而且随著(zhe)氮化(huà)矽鐵(tiě₹§≈✔)加入量的(de)增加，Si2N2O生(shēng)成量增加，A¥∏SC試樣的(de)高(gāo)溫抗折強度和(hé)抗渣侵蝕性能(néng)≤→♦‌不(bù)斷提高(gāo)。Al2O3-C↕ 系材料是(shì)冶金(jīn)工(gōng)業(yè)中常用(yòng)的(de)含碳複₹€合材料，具有(yǒu)較高(gāo)的(de)強度、良好(hǎo∑<<)的(de)抗熱(rè)震性和(hé)抗渣性能(néng)，被廣泛應用(yò±£₩∞ng)于連鑄用(yòng)功能(néng)性構件(jiàn)， ‍•↑如(rú)滑闆。宋文(wén)等研究發現(xiàn)，氮化(huà)矽鐵(tiě₹ε±≥)在AI2O3-C體(tǐ)系中高(gāo)溫下(xià)主要(yào)發生(shēng)Siσ✘∑3N4向SiC的(de)轉變(&alpha♥¥±";-Si3N4先轉化(huà)為(wèi)β-Si3N4，最後轉化(huà$₩)為(wèi)SiC)，氮化(huà)矽鐵(tiě)中的φ§∞™(de)Fe3Si顆粒在此過程中逐漸變小(∑λσxiǎo)，分(fēn)散于SiC新相(xiàng)和(hé)未轉變完¶±♦的(de)β-Si3N4中，材料的(de)組織結構緻密。陳俊紅Ω↓↑ (hóng)等研究了(le)Fe-Si3N4-C體(tǐ)系材料高(gāo)溫時(₹₩shí)的(de)物(wù)相(xiàng)變化(huà)和(h♠↔é)Fe元素的(de)作(zuò)用(yòng)機(jī)制(zhì)Ω ，結果表明(míng)：與Si3N4-C材料相(xiàng)比，≥↑Fe-Si3N4-C體(tǐ)系中的(de)Fe對(duì)Si3N4向SiC轉化(huà)Ωε​具有(yǒu)明(míng)顯的(de)促進≥£σ★作(zuò)用(yòng)，使SiC的(de)生(shēng)成ε‍↔溫度大(dà)大(dà)降低(dī)；Fe-Si3N4中的(de)Fe3Si在C存在條♦↕件(jiàn)下(xià)變為(wèi)Fe-Si-C熔體(tǐ)，[Fe]的(deαΩ)活度增加，繼而與Si3N4反應并吸納其中的(de)Si而成為(wèi)Fe-S‌↔↓£i-C系高(gāo)矽過渡中間(jiān)相(xiàng)，且伴随過渡中間(jiān÷★©)相(xiàng)的(de)流動、滲透，繼而與C反應生(shēngΩ♠↑±)成SiC或在熔體(tǐ)中析出SiC結晶，實現(xiàn)Fe對(duì)Si3N4向S←‌iC轉化(huà)的(de)促進作(zuò)用(yòng)；而SiC的γ✘(de)形成也(yě)将鐵(tiě)粒子(zǐ)由$®Ω大(dà)分(fēn)割變小(xiǎo)，最終形成SiC新相(xiàng)中彌散著(zhe)α&©£鐵(tiě)粒子(zǐ)的(de)複相(xiàng)結構。氮化(huà)矽鐵(tiě)中✔♦少(shǎo)量的(de)SiO2在高(g♣←↕āo)溫下(xià)也(yě)消失了(le)，少(shǎo)部分(fēn)Si3N4轉變★§¥ 為(wèi)Si2N2O，與Fe3Si—起彌散于新相(xiàng)SiC之中。

　　3.2無碳複合材料

　　張勇等和(hé)PengDayan等在S¶β∞iC顆粒中添加矽鐵(tiě)粉(FeSi2)，加壓成形後在氮化(huà)爐內(nèi)★± 直接氮化(huà)燒成氮化(huà)矽鐵(tiě)結合SiC複合材料時(sh¥γí)，發現(xiàn)矽鐵(tiě)粉的(de)添加量應小(xiǎo)于15%(w)，∏σ¥♥而且還(hái)需通(tōng)過控制(zβ∞∑hì)氮化(huà)爐內(nèi)氮的(d$∞e)平衡分(fēn)壓和(hé)減緩升溫速率的(d←♦↓→e)措施來(lái)控制(zhì)氮化(huà)反應的(de)進度↑​$₽，以此減緩氮化(huà)過程中試樣內(nèi¥¥∑)部的(de)應力，防止試樣的(de)損壞。氮化(huà)矽©§鐵(tiě)結合SiC複合材料在1100~1300℃的(de)氧化(hu★☆"à)主要(yào)是(shì)SiC與Si3N4的(de)氧化(huà)→¶≈α，氧化(huà)産物(wù)SiO2能(néng ÷&)起到(dào)保護膜的(de)作(zuò™€σ♠)用(yòng)，阻止進一(yī)步的(de)氧化(huà)；而且，氧化(∑♣huà)反應初期單位面積的(de)質量變化(huà)符合直線規律，氧化(huà)中期符合二次曲 ♦α線規律，氧化(huà)後期符合抛物(wù)線規律。研究還(hái)表明(míng)，相(xiàn₩→g)比Si3N4結合SiC複合材料，氮化(huà)矽'∏"→鐵(tiě)結合SiC複合材料中的(de)Fe還(hái)δ←​可(kě)以提高(gāo)材料的(de)抗熱(rè)震性。

　　朱曉燕等以FeSi75和(hé)SiC為(wèi)主要(y¥≥↓♥ào)原料，直接氮化(huà)燒結，在1450℃成功制(zhì)備了(le)性能(n→♣Ωéng)優異的(de)氮化(huà)矽鐵(tiě)結合SiC↑÷複合材料，此材料的(de)耐壓強度為(wèi)145MPa，荷重πδ軟化(huà)開(kāi)始溫度為(wèi)1750℃，其主要(yào)物(wù)相(xiàn→ $♣g)組成為(wèi)SiC、α-Sβ≠i3N4和(hé)Fe3Si，氮化(huà)産物(wù)以&alp×‌ ≤ha;-Si3N4為(wèi)主，并有(yǒu)少(shǎo)量的(×"♦÷de)β-Si3N4；而且Fe并未​φ參加氮化(huà)，而是(shì)以穩定的(de)金(jīn)屬間(jiān)化(₽¶★huà)合物(wù)Fe3Si的(de)形式分(fēn)散Ω£λε于晶界中。

　　翟亞偉等和(hé)LiYong等研究≥★>了(le)以FeSi75、Si3N4和(hé)SiC為(wèi)主要(yào)原料在130§₽0℃下(xià)合成氮化(huà)矽鐵(t™♥∑αiě)結合SiC複合材料，結果表明(míng)：當矽鐵(tiě)含量為(wèi)12±✘→♣%(w)時(shí)，氮化(huà)矽鐵(tiě)結合SiC複合材料↑↓的(de)綜合性能(néng)最佳；而當矽鐵(tiě)含量為(wèi)1§Ω∏5%(w)時(shí)，過多(duō)的(de)Fe反而阻礙了(le)Si的(de)完全氮化(hδσσuà)，使矽鐵(tiě)的(de)氮化(huà)程度降低(dī)，複合材料綜合性能(néng'± )下(xià)降。金(jīn)屬間(jiān)化(huà)合物(wù)Fe3Si在複合材料₽↕中扮演著(zhe)塑性相(xiàng)的(de)作(zuò)用(yòng)•¥，可(kě)以提高(gāo)複合材料的(de)力學性能(néng)。而秦海(©☆hǎi)霞等以熱(rè)固酚醛樹(shù)脂為(wèi)結合劑，制(zhì)備氮化(huà)矽↕∞鐵(tiě)-剛玉複合材料時(shí)，卻發現(xiàn)氮​≠‍&化(huà)矽鐵(tiě)中部分(fēn)Fe3Si轉化©≠£§(huà)成了(le)Fe4N，酚醛樹(shù)脂結合劑中部分(fēn)殘碳與氮氣反 ↔&↓應生(shēng)成了(le)C3N4，氮化(huà)矽與剛玉發生(shēng)固溶，"∞"£生(shēng)成了(le)β-SiAlON。這(z∞↓hè)些(xiē)新物(wù)相(xiàng)的(de)形成增強了(≤←le)顆粒與基質之間(jiān)以及基質內(nè≥←i)部的(de)結合，提高(gāo)了(le)材料的(de)力學性能(néng)。

　　李勇等以過渡塑性理(lǐ)論為(wèi)基礎，成功研制(zhì)出不(bù)燒氮化(huà)σφ∏∏矽鐵(tiě)-棕剛玉複合耐火(huǒ)材料>←ε♥和(hé)不(bù)燒氮化(huà)矽鐵(tiě)-尖晶石-剛玉 ₹Ω≈複合耐火(huǒ)材料，無需高(gāo)溫燒成，生(shēng)産工(gōng)序簡單★®>÷，原料價格低(dī)廉，大(dà)大(dà)降低(dī)了(le)生(shē'♥εng)産成本，同時(shí)産品具有(y‌↑Ωǒu)強度高(gāo)、抗熱(rè)震性好♠&≠♣(hǎo)、抗侵蝕性好(hǎo)、壽命長(cháng)等特點，滿足了(le)RH精煉用(yòng€→ε)耐火(huǒ)材料無鉻化(huà)的(de)需求。同時(shí)還(hái)研®​制(zhì)出不(bù)燒氮化(huà)矽鐵(tiěεγ)-氧化(huà)鋁複合無碳滑闆，無需高(gāo)溫燒成，無需浸油工(gōng)序，Ω★¥ 大(dà)大(dà)降低(dī)了(le)生(shēn™§<g)産成本，且滑闆內(nèi)因不(bù)含A¥∑ΩI4C3和(hé)AlN，具有(yǒu)良好(hǎo)的(de)抗水(sφ&φhuǐ)化(huà)性能(néng)，滿足了(le)潔淨鋼連鑄的(de)需求。專利中将研制(zε±αhì)的(de)礬土(tǔ)-氮化(huà)矽鐵(tiě)複合耐磨磚取代傳統的(de)尖晶石磚，♣α用(yòng)于大(dà)型水(shuǐ)泥回轉窯過渡帶，價格更低(dīβ∞✘☆)廉，耐磨性更好(hǎo)，壽命可(kě)達1.5a∏λ ×以上(shàng)，提高(gāo)了(le)大(dà)型水(shuǐ)泥回轉窯的(de)‌≠運轉率。

　　4、結論

　　氮化(huà)矽鐵(tiě)作(zuò)為(wèi)一(yī)種新βε型的(de)合成原料，相(xiàng)對(duì)于氮化(huà)★φ÷'矽而言價格更低(dī)廉，将其加入到(dào)耐火(huǒ)材料中也​♦∞(yě)解決了(le)氮化(huà)矽難以燒結的(de)問(wè$₽☆n)題，在鐵(tiě)溝料、炮泥和(hé)複合材料中應用(yòng↓γΩ)越來(lái)越多(duō)。

　　用(yòng)矽鐵(tiě)直接合成氮化(huà)矽鐵(tiě)結合SiC複合材料©¶÷，為(wèi)氮化(huà)矽鐵(tiě)的(de)應用(yòng)又(yòu)提供了(le)另←δ↕一(yī)種思路(lù)。然而，目前用(yòng)于生(shēng)産氮化(huà)矽鐵(tiě)‍♣↑"的(de)矽源FeSi75合金(jīn)，雖然已取代了(le)更為¥♠(wèi)昂貴的(de)金(jīn)屬矽，但(dàn)相(xiàng)✘₩對(duì)市(shì)場(chǎng)價格仍然較高(gāo)；采用(yòng)碳'£✔Ω熱(rè)還(hái)原氮化(huà)法制(zhì)取氮化(huà)矽鐵(t★₩♥≥iě)雖然成本相(xiàng)對(duì)降低(dī)，但(dàn)仍需要(yào)←≤進行(xíng)抽真空(kōng)等措施，以使氮化(h ✔×uà)爐等氮化(huà)設備內(nèi)形成高(gāo)純氮化(huà)環境；而大(d×‌à)部分(fēn)氮化(huà)過程也(yě)都(dōu)仍然需≤₩要(yào)在較高(gāo)的(de)氮氣壓力下(xià)，這(zhè)使得(de)高(gāo≥≈↕)壓容器(qì)很(hěn)難實現(xiàn)大(dà)型化(hu✔>γà)，不(bù)利于大(dà)批量生(shēng)産氮化(huà)矽鐵(tiě)。這(zhè♦✘)些(xiē)都(dōu)導緻了(le)合成氮化(huà)矽鐵(tiě)粉體(tǐ)和(hé®$¶≥)其結合的(de)複合材料的(de)價格較昂貴，不(bù)利于成本控制(zhì)，限制(Ω<<♣zhì)了(le)其在冶金(jīn)行(xíng)業(yè)的(de)大(dà)規模應用(yòn↑'÷↔g)推廣