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添加剂对致密氧化铬材料烧结性能的影响

2020-12-07阅读(775)

添加剂对致密氧化铬材料烧结性能的影响

论文摘要

以氧化铬微粉为主要原料,采用聚乙烯醇（PVA）为结合剂,采用标准氮气控制气氛,氧分压分别控制在10-2 atm、10-4 atm、10-6 atm,选择1350℃、1400℃、1450℃保温3h烧成,系统研究了不同添加剂TiO2、Cr（OH）3溶胶、金属Cr和m-ZrO2对Cr2O3材料烧结性能的影响。试验结果表明:（1） TiO2通过Ti4+置换Cr3+,抑制了高挥发性铬离子的形成,产生了铬离子空位及引起晶格畸变,增大了Cr3+扩散速率,从而促进了Cr2O3材料烧结。1450℃×3h,氧分压为10-6atm或10-4atm烧成条件下,最初随着TiO2加入量的增加,烧后Cr2O3材料的体积密度迅速增加,显气孔率迅速降低。但随着TiO2加入量进一步增加达到一定量后,体积密度和显气孔率变化不明显。（2）氢氧化铬胶体的加入促进了氧化铬材料的烧结。氢氧化铬胶体在烧成过程中分解生成的纳米Cr2O3具有大的比表面积,一定程度上增加了氧化铬颗粒间相互接触面积,促进颈部的形成和界面的移动,有利于扩散传质;纳米Cr2O3高的化学活性,也赋予Cr2O3以很大的烧结推动力。1350℃烧成的试样引入0.3%氢氧化铬胶体时,显气孔率从1.33%迅速下降到0.39%。但随着胶体加入量的增加,过多的胶体在试样中可能引起团聚,其烧结收缩与周围基体发生脱离,造成较大的孔洞,致使强度有所下降。（3） 0.5wt%的金属Cr即可明显降低试样内部氧分压,且由于此时氧化反应引起的膨胀小,Cr2O3材料在10-2atm和10-4atm的较高氧分压下即可实现致密化烧结。Cr2O3材料中引入的金属Cr不宜过多,否则膨胀反应占据主导地位,试样的显气孔率增加,体积密度降低,且其中多为大气孔,高达2530μm。（4） m-ZrO2也可促进了Cr2O3材料的烧结（同时添加有3wt% TiO2）。但当m-ZrO2加入量超过2wt%时,促进烧结作用已不明显。m-ZrO2通过相变微裂纹机制显著改善Cr2O3材料的抗热震性。1150℃室温风冷条件下的热震次数由未添加m-ZrO2时的11次提高到添加3wt% m-ZrO2时的34次。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 文献综述
  • 2O3 材料的性能'>1.1 Cr2O3材料的性能
  • 2O3 材料的应用现状'>1.2 Cr2O3材料的应用现状
  • 1.2.1 无碱玻璃纤维工业现状
  • 2O3 材料在无碱玻纤池窑上的应用现状'>1.2.2 Cr2O3材料在无碱玻纤池窑上的应用现状
  • 2O3 材料在钠钙硅玻璃熔窑上的应用现状'>1.2.3 Cr2O3材料在钠钙硅玻璃熔窑上的应用现状
  • 2O3 材料的研究状况'>1.3 Cr2O3材料的研究状况
  • 2O3 烧结的影响'>1.3.1 气氛对Cr2O3烧结的影响
  • 2O3 烧结的影响'>1.3.2 各种添加剂对Cr2O3烧结的影响
  • 2O3 烧结的影响'>1.3.3 温度对Cr2O3烧结的影响
  • 2O3 烧结的影响'>1.3.4 保温时间对Cr2O3烧结的影响
  • 2O3 烧结的影响'>1.3.5 原料粒度对Cr2O3烧结的影响
  • 1.4 氧化铬砖及其发展状况
  • 1.5 课题提出的目的、意义和研究内容
  • 1.5.1 目的和意义
  • 1.5.2 研究内容
  • 第二章 试验过程和内容
  • 2.1 试验用原料
  • 2.2 试验方案
  • 2.2.1 基本配方
  • 2.2.2 气氛条件
  • 2.2.3 烧成制度
  • 2.3 试样制备
  • 2.3.1 喷雾造粒
  • 2.3.2 成型
  • 2.3.3 烧成
  • 2.4 性能测试和结构分析
  • 2.4.1 显气孔率和体积密度
  • 2.4.2 线收缩率
  • 2.4.3 常温抗折强度
  • 2.4.4 抗热震性
  • 2.4.5 相分析
  • 2.4.6 显微结构分析
  • 2对Cr2O3材料烧结性能的影响'>第三章 TiO2对Cr2O3材料烧结性能的影响
  • 3.1 试验结果
  • 3.1.1 显气孔率、体积密度和线收缩率
  • 3.1.2 常温抗折强度
  • 3.2 分析讨论
  • 2 作用机理分析'>3.2.1 TiO2作用机理分析
  • 3.2.2 显微结构及相分析
  • 3.3 小结
  • 2O3材料烧结性能的影响'>第四章 氢氧化铬胶体对Cr2O3材料烧结性能的影响
  • 4.1 结果与讨论
  • 4.1.1 氢氧化铬胶体对显气孔率的影响
  • 4.1.2 氢氧化铬胶体对常温抗折强度的影响
  • 4.1.3 氢氧化铬胶体对显微结构的影响
  • 4.2 小结
  • 2O3材料烧结性能的影响'>第五章 金属Cr 对Cr2O3材料烧结性能的影响
  • 5.1 试验结果
  • 5.2 小结
  • 2对Cr2O3材料烧结和抗热震性的影响'>第六章 m-ZrO2对Cr2O3材料烧结和抗热震性的影响
  • 2对Cr2O3 材料烧结的影响'>6.1 m-ZrO2对Cr2O3材料烧结的影响
  • 6.1.1 试验结果
  • 2对Cr2O3 材料烧结作用机理'>6.1.2 m-ZrO2对Cr2O3材料烧结作用机理
  • 2对Cr2O3 材料抗热震性的影响'>6.2 m-ZrO2对Cr2O3材料抗热震性的影响
  • 6.2.1 试验结果
  • 2改善Cr2O3 材料抗热震性原因分析'>6.2.2 m-ZrO2改善Cr2O3材料抗热震性原因分析
  • 6.3 小结
  • 第七章 结论
  • 参考文献
  • 发表论文和科研情况说明
  • 致谢

    • 相关论文文献

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