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在线测温是电解铝行业梦寐以求的一种技术。但由于铝液和熔融保护渣(CaF2等)和冰晶石(Na3AlF6)的强侵蚀环境,使得热电偶保护管很难满足长时间连续使用的要求,因此目前熔铝行业普遍采用间歇式测温。本文针对这一问题所涉及的关键材料—热电偶保护管材料,选择TiB2/SiC复合材料为研究对象,研究了该材料的制备工艺、显微组织、力学性能及SiC含量的影响,并针对其在电解铝行业的使用环境,研究了其抗氧化性能和抗冰晶石侵蚀性能,论文的研究结果对于TiB2/SiC复合材料作为电解铝测温用热电偶保护管的实际应用材料将具有一定的参考价值。 实验采用TiO2、B4C、SiC、炭黑及酚醛树脂为主要实验原料。在酒精中球磨混料、烘干、造粒后,在200MPa压力下等静压成型,基于原位反应无压烧结制备了TiB2/SiC复合材料。 实验结果表明:随着烧结温度的升高,TiB2/SiC复合材料相对密度先增大后减小,当烧结温度为2025℃时达到最大值,并且力学性能也呈现相同趋势。综合考虑材料的致密度和力学性能的变化,确定材料无压原位反应烧结的最佳工艺为:1400℃×60min+2025℃×30min。随着SiC含量的增加,TiB2/SiC复合材料的相对密度、力学性能呈现先增大后降低的趋势,当SiC含量为40wt%时,复合材料的相对密度最高为96.34%,抗弯强度达到250MPa,断裂韧性最高为5.94MPa·m1/2。对SiC含量为40wt%的TiB2/SiC复合材料静态耐冰晶石侵蚀实验表明,在900℃下持续侵蚀30天后复合材料表面没有发生明显变化。复合材料的抗氧化规律符合抛物线规律,氧化活化能随着SiC含量的增加从30wt%时的50.35kJ·mol-1增加到60wt%时的230.49kJ·mol-1。并且在800℃~1000℃温度中表现出良好的抗氧化性能。该材料经900℃(←→)室温冷水循环热震20次表面无明显裂纹,表明其具有优良的抗热震性。