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微波烧结制备莫来石轻质隔热材料的工艺研究

发布时间:2023-05-20 06:09
  在倡导低碳经济和可持续发展的时代背景之下,工业窑炉作为高耗能设备急需采用先进的节能减排技术提高能源利用率。为了减少窑炉在工作过程中的蓄热和散热损失,轻质隔热材料被广泛应用于工业窑炉之中。莫来石轻质隔热材料具有高温性能好、热导率低、抗热震性能好等优点,但是其苛刻的制备条件提高了生产成本。微波烧结具有烧结速度快、周期短、能源利用率高等特点,是解决生产效率和能源利用率问题比较理想的烧结方式。然而,用于合成莫来石的氧化铝、氧化硅等原料难以与微波耦合产生热量,直接利用微波烧结制备莫来石轻质隔热材料难度较高。本文以氧化铝(Al2O3)为原料,正硅酸乙酯为硅源,通过添加碳化硅(SiC)为微波热点,氟化铝(AlF3)为烧结助剂,PMMA微球为造孔剂,在空气气氛下通过微波烧结成功制备综合性能优异的莫来石轻质隔热材料,分别研究了SiC的添加量、AlF3的添加量、不同的烧结温度和PMMA微球的添加量对制备样品性能的影响,研究发现:SiC的加入在低温下与微波耦合产生热量,形成局部热点激发莫来石的生成,并将热量由内向外扩散到...

【文章页数】:82 页

【学位级别】:硕士

【文章目录】:
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 轻质隔热材料概述
        1.2.1 轻质隔热材料的分类
        1.2.2 轻质隔热材料的隔热原理及影响因素
        1.2.3 轻质隔热材料的制备方法
        1.2.4 轻质隔热材料的应用
    1.3 莫来石质耐火材料概述
        1.3.1 莫来石质耐火材料的制备
        1.3.2 莫来石质耐火材料的研究现状
    1.4 微波烧结技术简介
        1.4.1 微波与材料的作用机理
        1.4.2 微波烧结技术的特点
    1.5 研究目的、研究内容及创新点
        1.5.1 研究目的
        1.5.2 研究内容
        1.5.3 创新点
2 实验原料、设备与表征分析方法
    2.1 实验原料和设备
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 实验原料表征
        2.1.3 实验设备
        2.1.4 微波加热系统
        2.1.5 保温结构的设计
    2.2 物相组成和微观形貌分析方法
        2.2.1 物相组成
        2.2.2 微观形貌
    2.3 性能表征分析方法
        2.3.1 气孔率与密度
        2.3.2 孔径分布
        2.3.3 抗折强度
        2.3.4 抗热震性
        2.3.5 热膨胀系数
        2.3.6 热导率
3 微波烧结制备莫来石质耐火材料
    3.1 Al2O3-SiC复合块体的制备
    3.2 SiC添加量对莫来石质耐火材料性能的影响
        3.2.1 SiC添加量对莫来石质耐火材料升温速率的影响
        3.2.2 SiC添加量对莫来石质耐火材料物相组成的影响
        3.2.3 SiC添加量对莫来石质耐火材料微观形貌的影响
        3.2.4 SiC添加量对莫来石质耐火材料抗折强度的影响
        3.2.5 SiC添加量对莫来石质耐火材料热导率的影响
4 微波烧结制备莫来石轻质隔热材料的工艺研究
    4.1 AlF3烧结助剂添加量对莫来石轻质隔热材料性能的影响
        4.1.1 AlF3添加量对莫来石隔热材料物相组成的影响
        4.1.2 AlF3添加量对莫来石隔热材料气孔率和密度的影响
        4.1.3 AlF3添加量对莫来石隔热材料微观形貌的影响
        4.1.4 AlF3添加量对莫来石隔热材料孔径分布的影响
        4.1.5 AlF3添加量对莫来石隔热材料抗热震性能的影响
        4.1.6 AlF3添加量对莫来石隔热材料热膨胀系数的影响
        4.1.7 AlF3添加量对莫来石隔热材料线变化率和重烧线变化率的影响
        4.1.8 AlF3添加量对莫来石隔热材料热导率的影响
    4.2 烧结温度对莫来石轻质隔热材料性能的影响
        4.2.1 烧结温度对莫来石隔热材料物相组成的影响
        4.2.2 烧结温度对莫来石隔热材料微观形貌的影响
        4.2.3 烧结温度对莫来石隔热材料气孔率和密度的影响
        4.2.4 烧结温度对莫来石隔热材料抗折强度的影响
        4.2.5 烧结温度对莫来石隔热材料热导率的影响
    4.3 造孔剂添加量对莫来石轻质隔热材料性能的影响
        4.3.1 PMMA添加量对莫来石隔热材料物相组成的影响
        4.3.2 PMMA添加量对莫来石隔热材料微观形貌的影响
        4.3.3 PMMA添加量对莫来石隔热材料气孔率和密度的影响
        4.3.4 PMMA添加量对莫来石隔热材料抗热震性能的影响
        4.3.5 PMMA添加量对莫来石隔热材料线变化率和重烧线变化率的影响
        4.3.6 PMMA添加量对莫来石隔热材料热导率的影响
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
个人简历及硕士期间取得的成果
致谢



本文编号:3820690

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