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氧化锆定径水口材料研究

作　者: 薛娜
导　师: 马林
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 材料学
关键词: 氧化锆 添加剂 结合剂 力学性能 定径水口
分类号: TQ175.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


本文介绍了氧化锆陶瓷材料的特点以及目前国内外定径水口耐火材料的研究发展现状。以斜锆石、锆英石和α-Al2O3细粉为主要原料,加入一定量的结合剂和添加剂,根据不同ZrSiO4/Al2O3和ZrO2/CaO配料,制备出氧化锆定径水口材料。对试样进行了烧后线变化率、体积密度、显气孔率、抗折强度和耐压强度测试。采用X射线衍射（XRD）分析了试样的物相组成,利用扫描电子显微镜（SEM）研究了试样的显微结构。探讨了烧结温度和添加剂加入量对材料组成、结构和性能的影响。结果表明:（1）ZrO2-Al2O3-SiO2系试样中,Z1试样的主要物相组成为锆英石、氧化锆和莫来石。Z2和Z3试样的主要物相组成为氧化锆、莫来石、刚玉;ZrO2-CaO系试样中,3号和6号试样的主要物相组成为氧化锆固溶体和锆酸钙。4号和5号试样的主要物相组成为氧化锆固溶体。（2）ZrO2-Al2O3-SiO2系试样中,烧结温度升高,晶粒尺寸增大;α-Al2O3含量增加,晶粒尺寸增大。ZrO2-CaO系试样中,CaCO3加入量增加,晶粒尺寸变大。（3）研究了制备工艺参数对ZrO2-Al2O3-SiO2系试样性能的影响。适宜的烧结温度为1550℃,适宜的α-Al2O3添加量为45%～54%。（4）研究了添加剂的加入量对ZrO2-CaO系试样性能的影响。以CaCO3形式加入的试样抗折强度较高,最大为37.2 MPa,适宜的添加量为9.31%～16.89%;以CaCO3+CaO形式加入的试样耐压强度较高,最大为186 MPa,适宜的添加量为CaCO3:5.2%～9.65%,CaO:2.29%～4.3%。（5）ZrO2-Al2O3-SiO2系试样比ZrO2-CaO系试样的性能更好。添加55%的锆英石,45%的α-Al2O3和适量的稳定剂,在1550℃下烧结,可以制备出性能优良的氧化锆定径水口材料。其体积密度为3.46 g/cm3,显气孔率为1.5%,抗折强度为112.2 MPa,耐压强度为435 MPa。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-9
前言  9-10
第1章 文献综述  10-26
  1.1 氧化锆陶瓷材料相关的基础理论  10-14
    1.1.1 ZrO_2的晶体结构  10-11
    1.1.2 ZrO_2的稳定化  11-12
    1.1.3 ZrO_2的增韧机理  12-13
    1.1.4 ZrO_2陶瓷的性能  13-14
  1.2 定径水口耐火材料的作用、要求与性能  14-21
    1.2.1 定径水口的作用  14
    1.2.2 定径水口耐火材料的要求  14-15
    1.2.3 定径水口的材质和种类  15-17
    1.2.4 定径水口的性能  17-18
    1.2.5 定径水口的损毁机理研究  18-21
  1.3 定径水口用耐火材料研究发展现状  21-24
    1.3.1 国外定径水口用耐火材料研究发展现状  21-22
    1.3.2 国内定径水口用耐火材料研究发展现状  22-24
  1.4 发展趋势  24
  1.5 存在问题  24-25
  1.6 研究内容  25-26
第2章 实验  26-35
  2.1 实验目的  26
  2.2 实验原料  26-27
  2.3 实验设备  27
  2.4 实验配方  27-28
  2.5 实验步骤  28-30
    2.5.1 原料的准备  28
    2.5.2 配料与混练  28-29
    2.5.3 困料与成型  29
    2.5.4 干燥和烧成  29-30
  2.6 实验方法  30-35
    2.6.1 烧后线变化的测试  30-31
    2.6.2 体积密度及显气孔率的测试  31-32
    2.6.3 常温抗折强度的测试  32-33
    2.6.4 常温耐压强度的测试  33-34
    2.6.5 X射线衍射分析  34
    2.6.6 显微结构分析  34-35
第3章 结果与讨论  35-61
  3.1 ZrO_2-Al_2O_3-SiO_2系定径水口材料的物相组成研究  35-38
  3.2 ZrO_2-Al_2O_3-SiO_2系定径水口材料的显微结构研究  38-41
  3.3 烧结温度对ZrO_2-Al_2O_3-SiO_2系定径水口材料性能的影响  41-45
    3.3.1 烧结温度对材料线变化率的影响  41-42
    3.3.2 烧结温度对材料体积密度的影响  42-43
    3.3.3 烧结温度对材料显气孔率的影响  43
    3.3.4 烧结温度对材料抗折强度的影响  43-44
    3.3.5 烧结温度对材料耐压强度的影响  44-45
  3.4 Al_2O_3加入量对ZrO_2-Al_2O_3-SiO_2系定径水口材料性能的影响  45-50
    3.4.1 Al_2O_3加入量对材料线变化率的影响  45-46
    3.4.2 Al_2O_3加入量对材料体积密度的影响  46-47
    3.4.3 Al_2O_3加入量对材料显气孔率的影响  47-48
    3.4.4 Al_2O_3加入量对材料抗折强度的影响  48-49
    3.4.5 Al_2O_3加入量对材料耐压强度的影响  49-50
  3.5 ZrO_2-CaO系定径水口材料的物相组成研究  50-52
  3.6 ZrO_2-CaO系定径水口材料的显微结构研究  52-54
  3.7 CaCO_3加入量对ZrO_2-CaO系定径水口材料性能的影响  54-57
    3.7.1 CaCO_3加入量对材料线变化率的影响  54-55
    3.7.2 CaCO_3加入量对材料体积密度的影响  55
    3.7.3 CaCO_3加入量对材料显气孔率的影响  55-56
    3.7.4 CaCO_3加入量对材料抗折强度的影响  56-57
    3.7.5 CaCO_3加入量对材料耐压强度的影响  57
  3.8 CaCO_3+CaO加入量对ZrO_2-CaO系定径水口材料性能的影响  57-61
    3.8.1 CaCO_3+CaO加入量对材料线变化率的影响  57-58
    3.8.2 CaCO_3+CaO加入量对材料体积密度的影响  58-59
    3.8.3 CaCO_3+CaO加入量对材料显气孔率的影响  59
    3.8.4 CaCO_3+CaO加入量对材料抗折强度的影响  59-60
    3.8.5 CaCO_3+CaO加入量对材料耐压强度的影响  60-61
第4章 结论  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-68
附录  68

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 硅酸盐工业 > 耐火材料工业 > 耐火材料制品
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