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莫来石-刚玉质抗热震复相陶瓷的研究

作　者: 陈桂华
导　师: 杨辉
学　校: 浙江大学
专　业: 材料学
关键词: 莫来石 刚玉 抗热震性 复相陶瓷 结合剂 添加剂 晶须 力学性能
分类号: TQ174
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要


莫来石—刚玉质复相陶瓷具有熔点高、抗蠕变、抗热震、抗氧化等特点，可以用作高温窑具、陶瓷辊棒等；且原料丰富、性价比高，被认为是最有发展前途的高温抗热震陶瓷之一。目前莫来石—刚玉质复相陶瓷的研究主要集中在宏观性能方面，不同研究者得到的性能差异较大，抗热震性较差，因此有必要对莫来石—刚玉质复相陶瓷进行系统研究。 本文全面论述了抗热震陶瓷与莫来石-刚玉质复相陶瓷的研究概况、改善陶瓷抗热震性的方法。在此基础上，利用热膨胀失配机制、原位合成晶须等改善陶瓷抗热震性的方法，以莫来石、刚玉为复合颗粒料，以硅微粉、氧化铝微粉为粉料，以硅铝凝胶、粘土为结合剂、氟化铝为添加剂经过1700℃的高温烧成制得莫来石—刚玉质抗热震复相陶瓷。利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜等测试手段对结合剂和添加剂进行特性分析，并对复相陶瓷的强度、强度保持率与断裂韧性、气孔率等力学性能和结构性能以及显微结构进行测试和分析，讨论了颗粒级配、结合剂种类及含量、添加剂球磨时间与复相陶瓷性能之间的关系。 结合剂及添加剂特性分析的研究结果表明：粘土结合剂与α—Al2O3微粉经1250℃热处理2h后生成颗粒状莫来石，添加氟化铝后生成柱状莫来石；硅铝凝胶经1250℃热处理2h后生成莫来石晶相，晶粒尺寸为100～500nm，硅铝凝胶与氟化铝经高温热处理生成莫来石晶须，晶须的长为28μm，宽为700nm，长径比大于30。 复相陶瓷结构及性能的研究结果表明：①莫宋石与刚玉颗粒质量比为3/1时，复相陶瓷形成的热膨胀失配较合理，试样抗热震性较好，其抗折强度保持率达到51.3％。②用硅铝凝胶为结合剂比用粘土为结合剂试样性能要好，在热处理时，硅铝凝胶可生成细小的莫来石粒子弥散在复相陶瓷中，起到增韧作用，提高其抗热震性，改善其综合性能，当其含量为9％时，其抗折强度保持率和断裂韧性分别达到64.5％、1.84MPa·m1/2；③加入氟化铝添加剂，在复相陶瓷中原位合成莫来石晶须，起到增韧效果，提高了复相陶瓷的抗热震性，同时晶须增韧效果与添加剂的球磨时间有关，当球磨时间为40h，试样抗热震性较好，其抗折强度保持率与断裂韧性分别为69％、3.03MPa·m1/2。④无定形硅微粉可促进试样的烧结，浙江大学脱卜学位论义 又来石一刚下质抗热震复相陶瓷的研究提高复相陶瓷的力学性能，但对试样的抗热震性改善不明显。 在上述研究的基础上，通过优化配方和工艺参数，制得莫来石一刚玉质抗热震复相陶瓷窑具，其抗热震次数达45 次以上，抗折强度与抗压强度分别为厂．95MP8、75MPd。

全文目录


中文摘要  2-4
英文摘要  4-8
第1章 引言  8-9
第2章 文献综述  9-34
  2．1 抗热震陶瓷概述  9-21
    2．1．1 抗热震陶瓷的发展概况  9-10
    2．1．2 抗热震陶瓷抗热震性影响因素、分类、特性及用途  10-16
    2．1．3 莫来石-刚玉质抗热震复相陶瓷  16-21
  2．2 改善陶瓷抗热震性能途径  21-29
    2．2．1 热膨胀失配  21-22
    2．2．2 颗粒弥散  22-23
    2．2．3 氧化锆相变增韧  23-24
    2．2．4 纤维/晶须增韧增强  24-26
    2．2．5 原位生长自增强增韧  26-27
    2．2．6 纳米颗粒增韧增强  27-28
    2．2．7 改善陶瓷抗热震性方法比较  28-29
  2．3 立题依据与意义  29-30
  参考文献  30-34
第3章 实验方案与测试方法  34-48
  3．1 实验原料  34-37
  3．2 实验方法  37-39
    3．2．1 硅铝凝胶制备  37-38
    3．2．2 莫来石-刚玉质抗热震复相陶瓷制备  38-39
  3．3 配方设计  39-42
    3．3．1 莫来石与刚玉颗粒相配方设计  39-40
    3．3．2 结合剂研究  40-41
    3．3．3 添加剂的研究  41-42
    3．3．4 硅微粉形态对样品性能的影响研究  42
  3．4 性能、物相和结构测试分析方法  42-47
    3．4．1 X射线衍射分析（XRD）  42
    3．4．2 扫描电子显微镜（SEM）  42-43
    3．4．3 透射电子显微镜（TEM）  43
    3．4．4 激光光散射颗粒度分析  43-44
    3．4．5 差热分析（DTA）  44
    3．4．6 热重分析（TG）  44-45
    3．4．7 抗压强度  45
    3．4．8 抗折强度  45
    3．4．9 显气孔率的测定  45
    3．4．10 体积密度的测定  45-46
    3．4．11 抗热震性的测定  46-47
  3．5 本章小结  47-48
第4章 结合剂、添加剂的基本特性  48-57
  4．1 硅铝凝胶结合剂的特性研究  48-52
  4．2 添加剂与结合剂复合粉体的特性研究  52-56
  4．3 本章小结  56
  参考文献  56-57
第5章 莫来石-刚玉质抗热震复相陶瓷的性能研究  57-67
  5．1 不同组成与颗粒级配复相陶瓷的性能  57-58
  5．2 不同结合剂结合复相陶瓷的性能  58-60
  5．3 添加剂球磨时间对复相陶瓷性能的影响  60-64
  5．4 硅微粉形态对复相陶瓷性能的影响  64
  5．5 莫来石-刚玉质抗热震复相陶瓷窑具性能  64-65
  5．6 本章小结  65-66
  参考文献  66-67
第6章 分析与讨论  67-78
  6．1 复相陶瓷的显微结构分析  67-72
    6．1．1 不同组成与颗粒级配的复相陶瓷显微结构  67-68
    6．1．2 硅铝凝胶结合剂的复相陶瓷显微结构  68-69
    6．1．3 加入添加剂的复相陶瓷显微结构  69-70
    6．1．4 不同硅微粉形态的复相陶瓷显微结构  70-72
  6．2 复相陶瓷的抗热震性分析  72-74
    6．2．1 不同组成与颗粒级配对复相陶瓷抗热震性能的影响  72
    6．2．2 结合剂对复相陶瓷抗热震性的影响  72-73
    6．2．3 添加剂球磨时间对复相陶瓷抗热震性的影响  73-74
  6．3 复相陶瓷的力学性能与结构性能分析  74-76
    6．3．1 添加剂对复相陶瓷力学性能与结构性能的影响  75
    6．3．2 硅微粉形态对复相陶瓷力学性能与结构性能影响  75-76
  6．4 本章小结  76
  参考文献  76-78
第7章 结论  78-80
致谢  80-81
攻读硕士学位期间发表的论文  81

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 硅酸盐工业 > 陶瓷工业
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