富氧-全氧氣氛燒成陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、富氧/全氧燃燒屬于“工程熱物理”領(lǐng)域的一項(xiàng)高效燃燒技術(shù)，廣泛應(yīng)用于高溫?zé)峁ぴO(shè)備。由于富氧/全氧燃燒能加快燃料燃燒速度，提高窯爐熱效率、溫度而達(dá)到“節(jié)能”的目標(biāo)，因此引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。陶瓷工業(yè)中利用富氧/全氧燃燒技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)陶瓷生產(chǎn)過(guò)程的“節(jié)能減排”。國(guó)內(nèi)外關(guān)于富氧/全氧燃燒對(duì)燒成試樣顯微結(jié)構(gòu)及性能的影響鮮有研究，因此本文以K2O-Al2O3-SiO2系陶瓷為研究對(duì)象，研究富氧/全氧燒成氣氛對(duì)陶瓷試樣的顯微結(jié)構(gòu)與性能影響。

2、　　本實(shí)驗(yàn)通過(guò)改變?nèi)剂?天然氣燃燒產(chǎn)物-CO2、H2O及N2三者之間的體積濃度百分比來(lái)模擬不同O2濃度的富氧/全氧燃燒氣氛，旨在探討研究模擬富氧氣氛中O2濃度變化、工藝制度-燒結(jié)溫度、保溫時(shí)間對(duì)陶瓷試樣的顯微結(jié)構(gòu)與性能影響，尋找出最優(yōu)燒成制度同時(shí)達(dá)到優(yōu)化試樣顯微結(jié)構(gòu)性能和節(jié)能減排的目的。
　　本實(shí)驗(yàn)利用TG-DSC、XRD、SEM及FT-IR研究了陶瓷試樣的顯微結(jié)構(gòu)，采用三點(diǎn)彎曲法、阿基米德原理等分析測(cè)試了陶瓷試樣的性能-抗折強(qiáng)度

3、、密度和耐酸性能等，同時(shí)亦從理論上分析計(jì)算了不同O2濃度燒成氣氛的輻射率。
　　與普通空氣（21％O2）燒成相比，富氧、全氧氣氛燒成陶瓷試樣的結(jié)構(gòu)愈加致密繼而賦予材料更高的性能。富氧氣氛燒成時(shí)，O2濃度增加對(duì)于陶瓷試樣晶相的形成、結(jié)構(gòu)的均勻致密及性能的提高具有促進(jìn)作用。
　　陶瓷組分中，Al2O3/SiO2的適當(dāng)增加有利于結(jié)構(gòu)的致密，本實(shí)驗(yàn)Al2O3含量為20.92wt%時(shí)性能達(dá)到最優(yōu)，但繼續(xù)增加Al2O3含量，[AlO6]

4、基團(tuán)的“阻礙”作用使得陶瓷試樣的結(jié)構(gòu)均勻致密度降低、強(qiáng)度減小。
　　陶瓷制備時(shí)，適當(dāng)提高成型壓力有利于陶瓷燒結(jié)體結(jié)構(gòu)的致密，本實(shí)驗(yàn)中最佳成型壓力為25 MPa，繼續(xù)增大則易產(chǎn)生“壓制裂紋”而對(duì)陶瓷燒結(jié)產(chǎn)生不利影響，使得試樣的性能降低。陶瓷燒成時(shí)，適當(dāng)提高燒結(jié)溫度或延長(zhǎng)保溫時(shí)間有利于試樣結(jié)構(gòu)及性能的優(yōu)化，但過(guò)度升高燒結(jié)溫度、延長(zhǎng)保溫時(shí)間反而得不到高強(qiáng)度和均勻致密結(jié)構(gòu)的陶瓷試樣。與普通空氣燒成相比，全氧氣氛燒成時(shí)，陶瓷試樣達(dá)到最優(yōu)性能