剛玉—莫來石復(fù)相窯具熱震穩(wěn)定性的研究及優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、剛玉-莫來石復(fù)相陶瓷具有熔點(diǎn)高、抗蠕變、抗熱震、抗氧化性好,且原料豐富、性價(jià)比高等特點(diǎn)被廣泛的用作高溫窯具材料。國內(nèi)剛玉-莫來石復(fù)相窯具產(chǎn)品與國外同類產(chǎn)品相比具有抗熱震性能較差,使用壽命較短等缺點(diǎn)。目前,對剛玉-莫來石窯具的研究主要集中在配方上,不同的研究者得到的結(jié)果差異較大,窯具的抗熱震性能不夠理想,使用壽命較短。因此有必要對剛玉-莫來石復(fù)相窯具進(jìn)行系統(tǒng)的研究。本文全面論述了窯具的種類、窯具的成型方法、窯具的燒成方法、剛玉和莫來石發(fā)展

2、概況及特性、剛玉-莫來石復(fù)相窯具的特性及發(fā)展?fàn)顩r,在此基礎(chǔ),著重研究了剛玉-莫來石復(fù)相窯具的制備工藝、結(jié)合劑、顆粒級配、不同的組成配比等因素對剛玉-莫來石復(fù)相窯具抗熱震性能的影響,并在理論上探討了窯具的尺寸設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。得出以下重要結(jié)論:對剛玉-莫來石復(fù)相窯具制備工藝與窯具抗熱震性能的研究表明,通過改變剛玉-莫來石復(fù)相窯具的混料工藝可以大大提高其熱震性能。即在莫來石骨料顆粒表面先包裹一層硅微粉,再與氧化鋁混合制得的剛玉-莫來石復(fù)相窯具的抗熱

3、震性能優(yōu)于莫來石骨料顆粒、硅微粉和氧化鋁直接混合制得的剛玉-莫來石復(fù)相窯具的抗熱震性能。分析認(rèn)為,莫來石骨料顆粒表面先包裹的一層硅微粉在高溫下與氧化鋁反應(yīng)合成莫來石,一方面能提高試樣的氣孔率,另一方面能減少燒成過程中由于熱膨脹失配形成的微裂紋,從而提高了試樣的抗熱震性能。對結(jié)合劑的研究表明,以硅膠-鋁膠作為結(jié)合劑制備的剛玉-莫來石復(fù)相窯具的抗熱震性能優(yōu)于高嶺土作為結(jié)合劑制備得到的剛玉-莫來石復(fù)相窯具的抗熱震性能。以硅膠-鋁膠作為結(jié)合劑的

4、試樣在1154℃時(shí)就顯著形成了莫來石,且硅膠-膠鋁的雜質(zhì)含量少,燒成過程中產(chǎn)生的玻璃相也較少;而以高嶺土作為結(jié)合劑的試樣在1500℃的時(shí)候才顯著生成莫來石,且高嶺土中含有較多的雜質(zhì),在燒成過程中容易產(chǎn)生玻璃相降低產(chǎn)品的抗熱震性能。因此宜選用硅膠-鋁膠作為剛玉-莫來石復(fù)相窯具的結(jié)合劑。對顆粒級配與剛玉-莫來石復(fù)相窯具的抗熱震性能關(guān)系的研究表明,隨著剛浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文玉一莫來石復(fù)相窯具中大顆粒的含量的減少,中顆粒含量的增加,窯具的常溫抗

5、折強(qiáng)度及1100℃一室溫水冷3次后的抗折強(qiáng)度一直增大,但1100℃一室溫水冷3次后的抗折強(qiáng)度保持率則出現(xiàn)增加一減小一增加一減小的變化規(guī)律,當(dāng)中顆粒的含量在35％和45%的時(shí)候,試樣1100℃一室溫水冷3次后的抗折強(qiáng)度保持率較大,窯具的抗熱震性能最佳。這為窯具的顆粒級配設(shè)計(jì)提供了理論指導(dǎo)。對Y(中顆粒中,剛玉砂的百分含量)與剛玉一莫來石復(fù)相窯具的抗熱震性能關(guān)系的研究表明:當(dāng)巧%＜Y＜3o%、7在60%左右的時(shí)候,窯具不但1100℃一室溫水

6、3次后的抗折強(qiáng)度較高而且抗折強(qiáng)度保持率也較高。通過數(shù)值擬合,建立了窯具材料表面最大冷卻速率與Biot模數(shù)的初等函數(shù)關(guān)系W(Biof),結(jié)合剛玉一莫來石窯具材料存在著一個(gè)允許的最大冷卻速度V(當(dāng)冷卻速度超過該值時(shí),材料被破壞),從理論上提出了設(shè)計(jì)窯具尺寸的思路:當(dāng)V＞4.8507xlJ3時(shí),剛玉一莫來石復(fù)相窯具的合理尺寸是一個(gè)區(qū)間范圍,區(qū)間的兩端點(diǎn)為方程V=W(B)的兩個(gè)解;當(dāng)V延4.8507x10一3時(shí),剛玉一莫來石復(fù)相窯具的合理尺寸可