新型钙长石/莫来石复相轻质耐高温材料的制备及性能研究

论文摘要

耐火材料在国民生产中起到了至关重要的作用,寻求高性能的耐火材料是目前的研究重点。钙长石具有较低的导热系数,莫来石具有较高的耐火度,是有较好发展前景的耐火材料。本研究采用固相法合成了单相钙长石和单相莫来石,并对铝源、合成温度对粉体物相及显微形貌的影响进行了研究。采用原位法和两步法制备钙长石陶瓷、莫来石陶瓷和钙长石/莫来石复相陶瓷,研究了铝源、制备方法、烧结温度对陶瓷物相、显微形貌和力学性能的影响,研究了单相陶瓷的导热系数。在此基础上,探讨了不同的造孔剂种类及含量对制备的钙长石/莫来石复相轻质耐火材料的影响。研究结果表明:在1400℃时可合成单相钙长石,以Al（OH）3为铝源的样品经过合成后可得到具有板状形貌的钙长石,在1440℃烧结得到的钙长石陶瓷的导热系数为1.503W/m·K;在1650℃时可合成单相莫来石,在1690℃烧结得到的莫来石陶瓷的导热系数为5.775W/m·K;经原位法制备的钙长石/莫来石复相陶瓷（1400℃）中存在钙长石相、莫来石相和未完全反应的α-SiO2和刚玉。经两步法制备的钙长石/莫来石复相陶瓷中只有钙长石相和莫来石相。以α-Al2O3为铝源得到的复相陶瓷的抗折强度介于莫来石和钙长石之间。以SiO2、CaCO3和Al（OH）3为原料,其中理论配比为钙长石含量为20%,添加2.5%聚苯乙烯球、20%木屑和5%石墨,在1450℃烧成制备得到钙长石/莫来石复相轻质耐火材料,其表观密度为0.67g/cm3,耐压强度为1.40MPa。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 轻质耐火材料
• 1.2.1 轻质耐火材料的研究现状
• 1.2.2 轻质耐火材料的组成及分类
• 1.2.3 轻质耐火材料的主要特点
• 1.2.4 轻质耐火材料的隔热机理及其影响因素
• 1.2.5 轻质耐火材料常用的添加剂
• 1.2.6 轻质耐火材料的制备方法
• 1.3 钙长石的结构及性质
• 1.3.1 钙长石的结构
• 1.3.2 钙长石的性质
• 1.4 莫来石的结构及性质
• 1.4.1 莫来石的结构
• 1.4.2 莫来石的性质
• 1.5 本课题的研究目的及意义
• 1.6 本课题的研究内容
• 第2章 钙长石粉体和钙长石陶瓷的制备及性能研究
• 2.1 钙长石粉体的合成及性能研究
• 2.1.1 实验方案
• 2.1.2 不同铝源对合成钙长石的物相及显微形貌影响
• 2.1.3 合成温度对合成钙长石的物相影响
• 2.2 钙长石陶瓷的制备及性能研究
• 2.2.1 原位法合成钙长石陶瓷
• 2.2.2 两步法制备钙长石陶瓷
• 2.2.3 性能表征方法
• 2.2.4 钙长石导热系数测定
• 2.2.5 不同铝源对钙长石陶瓷相对密度、抗折强度的影响
• 2.2.6 烧结温度对钙长石陶瓷气孔率的影响
• 2.2.7 不同制备方法对钙长石微观形貌的影响
• 2.3 本章小结
• 第3章 莫来石粉体和莫来石陶瓷的制备及性能研究
• 3.1 莫来石粉体的合成及性能研究
• 3.1.1 实验方案
• 3.1.2 不同铝源对合成莫来石粉体的物相及微观形貌影响
• 3.1.3 合成温度对莫来石粉体的物相及微观形貌影响
• 3.1.4 原料粒度对合成莫来石物相的影响
• 3.2 莫来石陶瓷的制备及性能研究
• 3.2.1 原位法制备莫来石陶瓷
• 3.2.2 两步法制备莫来石陶瓷
• 3.2.3 莫来石导热系数测定
• 3.2.4 不同制备方法对莫来石陶瓷相对密度及微观形貌的影响
• 3.2.5 不同铝源对莫来石陶瓷气孔率及微观形貌的影响
• 3.2.6 烧结温度对莫来石陶瓷相对密度的影响
• 3.3 本章小结
• 第4章 钙长石/莫来石复相陶瓷的制备及性能研究
• 4.1 原位法制备钙长石/莫来石复相陶瓷
• 4.1.1 实验原料及实验仪器
• 4.1.2 实验配方
• 4.1.3 工艺流程
• 4.1.4 烧结制度
• 4.2 两步法制备钙长石/莫来石复相陶瓷
• 4.2.1 实验原料及实验仪器
• 4.2.2 实验配方
• 4.2.3 工艺流程
• 4.2.4 烧结制度
• 4.3 钙长石含量对钙长石/莫来石复相陶瓷的性能影响
• 4.4 铝源对钙长石/莫来石复相陶瓷的性能影响
• 4.5 制备方法对钙长石/莫来石复相陶瓷的性能影响
• 4.6 本章小结
• 第5章 新型钙长石/莫来石复相轻质材料的制备及性能研究
• 5.1 实验
• 5.1.1 实验原料
• 5.1.2 实验配方
• 5.1.3 工艺流程
• 5.1.4 性能测试
• 5.2 实验结果与讨论
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录