1、ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyinEngineeringTheMatrixMicrostructureEvolutionofLowCarbonMgOCRefractoriesandItsImpactonMaterials’MechanicalPropertiesPhDCandidate：

2、WeiGuopingMajor：Supervisor：MaterialsScienceProfZhuBoquanWuhanUniversityofScienceandTechnologyWuhan，Hubei430081，PRChinaDecember2014摘要隨著低碳鋼和超低碳鋼冶煉新技術(shù)的引入以及對(duì)節(jié)能降耗的新要求，傳統(tǒng)的MgOC耐火材料必然向低碳、超低碳化方向發(fā)展。但碳含量降低后，MgO—C耐火材料的熱震穩(wěn)定性會(huì)急劇下降。MgO

3、—C耐火材料的結(jié)合劑一般為酚醛樹(shù)脂，其經(jīng)高溫炭化后所形成的次生碳為各向同性的玻璃狀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)呈脆性，經(jīng)高溫處理也難以石墨化，所以，對(duì)材料的高溫強(qiáng)度和熱震穩(wěn)定性不利。針對(duì)上述問(wèn)題，本論文從次生碳結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究的角度出發(fā)，借助于x射線衍射分析、掃描電子顯微分析、透射電子顯微分析和能譜分析等分析技術(shù)，系統(tǒng)地研究了熱處理溫度、催化劑的種類、催化劑的摻雜量、保溫時(shí)間、炭化氣氛和升溫速率等工藝因素對(duì)過(guò)渡金屬催化劑摻雜酚醛樹(shù)脂熱解炭結(jié)構(gòu)的影響，分析了

4、各工藝因素對(duì)熱解炭中原位碳納米管生長(zhǎng)的影響機(jī)理；闡明了影響低碳MgO—C耐火材料基質(zhì)中原位碳納米管生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)的關(guān)鍵因素，建立了高溫下次生碳中碳納米管的生長(zhǎng)模型；探索了基質(zhì)相與原位碳納米管的反應(yīng)程度和影響反應(yīng)的因素，并且闡明了基質(zhì)相與原位碳納米管的界面反應(yīng)機(jī)理；研究了次生碳結(jié)構(gòu)對(duì)材料熱震穩(wěn)定性的影響機(jī)理，揭示了其與低碳MgOC耐火材料熱震穩(wěn)定性的相關(guān)性。主要研究結(jié)果如下：(1)Fe，Co，Ni催化劑在酚醛樹(shù)脂中的催化活性依次為NiCoFe

5、，其中Ni元素?fù)诫s酚醛樹(shù)脂經(jīng)1000℃炭化后的熱解炭中可形成大量具有較高長(zhǎng)徑比的碳納米管，碳納米管的直徑為50100nm，長(zhǎng)度可達(dá)幾十個(gè)微米；對(duì)Fe催化劑進(jìn)行機(jī)械活化或在Fe催化劑中引入第二元素Ni均可提高Fe催化劑的催化活性，其中采用機(jī)械活化法制備的Fe納米片摻雜酚醛樹(shù)脂經(jīng)1000℃炭化后的熱解炭中可形成大量具有較高石墨化度的碳納米管；熱解炭中石墨化碳的形成顯著地提高了熱解炭的抗氧化性，熱解炭的氧化峰值溫度提高了約80℃。(2)摻雜酚