掺杂CaO对BaZrO₃耐火材料组织及其与富钛合金界面反应的影响

陈光耀^1,2，兰豹豹²，康菊芸²，李宝同²，秦子威²，鲁雄刚^2,3，李重河^2,3

1. 上海大学材料基因研究院2. 上海大学材料科学与工程学院省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室3. 上海特种铸造工程技术研究中心

摘 要：以BaCO₃、ZrO₂和CaO粉末为原料,在1 400℃下固相合成CaO掺杂BaZrO₃粉末,再采用冷等静压结合固相烧结（1 750℃×6h）技术制备CaO掺杂BaZrO₃陶瓷片。利用真空感应熔炼技术,在陶瓷片上熔化富钛合金Ti₃Ni。研究了不同CaO掺杂量对BaZrO₃陶瓷片的组织结构及其与富钛合金Ti₃Ni界面反应的影响。结果表明:部分CaO固溶进BaZrO₃晶格形成Ba1-xCaxZrO₃,剩余CaO均匀分布于Ba1-xCaxZrO₃基体;CaO掺杂量的增加使Ba1-xCaxZrO₃基体粒径与CaO粒径增大。当CaO掺杂量（摩尔分数）达到15%时,Ti₃Ni熔体对陶瓷片的侵蚀层厚度约为32μm;当CaO掺杂量为20%时,侵蚀层约厚11μm。CaO掺杂改变了BaZrO₃的晶体结构,并提高了BaZrO₃耐火材料的热力学稳定性,有利于BaZrO₃耐火材料在活泼金属熔炼领域的应用。

关键词：BaZrO₃耐火材料;CaO掺杂;富钛合金;Ti₃Ni;显微组织;界面反应;