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《剛玉莫來(lái)石復(fù)相陶瓷窯具的使用過(guò)程數(shù)學(xué)模擬、納米改性及其設(shè)計(jì)與制備》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、浙江大學(xué)博士學(xué)位論文摘要隨著我國(guó)電子陶瓷及元器件產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，推板窯因具有操作方便、溫差小等優(yōu)點(diǎn)，已成為功能材料及元器件的主要燒成設(shè)備而備受生產(chǎn)企業(yè)重視。目前我國(guó)普通陶瓷燒成用推板制造技術(shù)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但電子陶瓷燒成用高溫推板與國(guó)外相比仍有較大差距。隨著功能陶瓷材料及器件燒結(jié)工藝及裝備的不斷改進(jìn)，傳統(tǒng)的粘土質(zhì)、高鋁質(zhì)、氮化硅結(jié)合碳化硅質(zhì)等推板已無(wú)法滿(mǎn)足使用要求，要求推板具備高耐反應(yīng)性、高強(qiáng)低重、使用壽命長(zhǎng)等性能。以剛玉和莫來(lái)石為主要材質(zhì)的剛玉一莫來(lái)石復(fù)相陶瓷材料及制品，兼有兩種材質(zhì)的優(yōu)良特性，具有抗熱震性能優(yōu)異、耐高溫性能良好和化學(xué)穩(wěn)定性?xún)?yōu)越等特點(diǎn)，被用作高溫推板、精細(xì)陶瓷在許多行業(yè)得到廣
2、泛應(yīng)用，已成為高性能陶瓷及耐火材料研究熱點(diǎn)之一。目前，剛玉一莫來(lái)石復(fù)相陶瓷推板的研究主要集中在原料配方、粒度級(jí)配、成型及燒成工藝等，很少?gòu)母邷赝瓢宓氖褂眠^(guò)程出發(fā)，對(duì)復(fù)相陶瓷的組成、性能及結(jié)構(gòu)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)、優(yōu)化及制備，導(dǎo)致復(fù)相陶瓷材料及推板制品的綜合性能不理想，產(chǎn)品穩(wěn)定性不高，推板窯配套高溫推板長(zhǎng)期依賴(lài)進(jìn)口。本文全面論述了剛玉一莫來(lái)石復(fù)相陶瓷及推板的研究與發(fā)展現(xiàn)狀，利用計(jì)算流體力學(xué)耦合固體內(nèi)部熱傳導(dǎo)，對(duì)復(fù)相陶瓷推板的使用過(guò)程進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬，獲得復(fù)相陶瓷推板在使用過(guò)程中的升溫特征、溫度場(chǎng)分布及變化，借此對(duì)復(fù)相陶瓷的組成、結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行設(shè)計(jì)。以全細(xì)粉為原料制各剛玉一莫來(lái)石復(fù)相陶瓷窯具的基質(zhì)，闡明了硅、
3、鋁微粉和燒成溫度對(duì)窯具基質(zhì)的影響機(jī)制；優(yōu)化剛玉一莫來(lái)石復(fù)相陶瓷的制備工藝，利用正交試驗(yàn)方法分析了硅微粉、鋁微粉和燒成溫度三因素對(duì)復(fù)相陶瓷性能的影響規(guī)律，探討復(fù)相陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)特征及其與性能之間的相互關(guān)系；在復(fù)相陶瓷中分別引入幾種溶膠，探究溶膠納米改性復(fù)相陶瓷窯具性能及結(jié)構(gòu)及其影響機(jī)制；在此基礎(chǔ)上制備出高強(qiáng)度、低蠕變、抗熱震的剛玉一莫來(lái)石復(fù)相陶瓷推板制品，實(shí)現(xiàn)復(fù)相陶瓷組成、結(jié)構(gòu)及性能的設(shè)計(jì)，滿(mǎn)足使用要求。本課題的研究對(duì)高溫窯具、精細(xì)陶瓷的研究開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化具有重要的理論價(jià)值和指導(dǎo)意義。主要研究成果如下：l、采用計(jì)算流體力學(xué)耦合固體內(nèi)部熱傳導(dǎo)模擬計(jì)算了剮玉一莫來(lái)石復(fù)相陶瓷推板在窯爐中的升溫過(guò)程。模擬
4、表明，剛玉一莫來(lái)石復(fù)相陶瓷推板表面獲得的熱流浙江大學(xué)博士學(xué)位論文密度變化曲線與窯爐壁面升溫曲線規(guī)律相似，推板表面升溫速度與窯爐壁面相比呈現(xiàn)出很大遲延性，推板的表面溫度低于承燒制品的燒結(jié)溫度；窯爐壁面溫度為1680℃時(shí)，推板的最高表面溫度為13506C，與內(nèi)部(15mm處)的溫差為11500C，要求設(shè)計(jì)窯具制品性能時(shí)應(yīng)首先考慮其熱震穩(wěn)定性能；推板內(nèi)部的溫度梯度產(chǎn)生溫度切應(yīng)力，推板每使用一次，相當(dāng)于經(jīng)過(guò)一次空冷熱震，若要求推板的使用次數(shù)大于120次，則推板應(yīng)承受的空冷熱震次數(shù)應(yīng)大于120次，承受的水冷熱震次數(shù)應(yīng)大于60次。在此基礎(chǔ)上，對(duì)剛玉一莫來(lái)石復(fù)相陶瓷的組成(化學(xué)成分、顆粒、基質(zhì)及添加劑等)、
5、結(jié)構(gòu)(微裂紋、氣孔、莫來(lái)石骨架及增強(qiáng)相等)及性能(抗熱震、蠕變及力學(xué)性能等)進(jìn)行設(shè)計(jì)。2、系統(tǒng)研究了剛玉一莫來(lái)石復(fù)相陶瓷窯具基質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)及性能，優(yōu)化了復(fù)相陶瓷窯具的工藝參數(shù)。復(fù)相陶瓷的基質(zhì)研究結(jié)果表明，隨硅微粉的增加，基質(zhì)體密降低，氣孔率增加，但抗熱震性能的變化不大；鋁微粉對(duì)基質(zhì)性能的影響與燒成溫度有關(guān)，總體變化規(guī)律不明顯；燒成溫度顯著影響基質(zhì)的氣孔、玻璃相等顯微結(jié)構(gòu)，增加燒成溫度有利于提高基質(zhì)力學(xué)性能，但降低熱震穩(wěn)定性?？傊?，可以通過(guò)控制燒成溫度和微粉量來(lái)調(diào)控復(fù)相陶瓷窯具基質(zhì)材料中莫來(lái)石相的形成和基質(zhì)相的結(jié)合狀態(tài)，并適當(dāng)增加顆粒相配比，從而改善復(fù)相陶瓷的熱震穩(wěn)定性和其它性能。在剛玉一莫來(lái)
6、石復(fù)相陶瓷窯具基質(zhì)研究的基礎(chǔ)上，對(duì)剛玉一莫來(lái)石復(fù)相陶瓷窯具的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，利用正交試驗(yàn)分析了硅微粉、鋁微粉及燒成溫度三個(gè)因素對(duì)剛玉一莫來(lái)石復(fù)相陶瓷窯具性能的影響規(guī)律，闡明了工藝參數(shù)、宏觀性能及顯微結(jié)構(gòu)之間的相互關(guān)系，優(yōu)化了復(fù)相陶瓷的性能及結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)，三個(gè)因素影響的大小與性能有關(guān)，對(duì)于熱震穩(wěn)定性和蠕變，燒成溫度>鋁微粉>硅微粉；對(duì)于力學(xué)性能，鋁微粉>硅微粉>燒成溫度。復(fù)相陶瓷的最佳工藝參數(shù)為：氧化鋁微粉ll％，硅微粉3％，燒成溫度1650"(2，此條件下制備的剛玉一莫來(lái)石復(fù)相陶瓷窯具產(chǎn)品，其體密2．969／cm3，氣孔率18．5％，抗折強(qiáng)度損失百分率為30％(110012水冷)，抗折強(qiáng)度
7、損失百分率64．7％(1200"C水冷)，蠕變百分率0．99％。三因素對(duì)剛玉一莫來(lái)石復(fù)相陶瓷窯具的宏觀性能和顯微結(jié)構(gòu)的影響主要表現(xiàn)在微裂紋、氣孔的形狀及大小、氣孔率、殘余a-A1203、莫來(lái)石的形態(tài)及其與顆粒之間的結(jié)合狀態(tài)，通過(guò)調(diào)控上述顯微結(jié)構(gòu)特征，進(jìn)而改善剛玉一莫來(lái)石復(fù)相陶瓷窯具的熱震穩(wěn)定性、高溫強(qiáng)度及蠕變等性能。Ⅱ浙江大學(xué)博士學(xué)位論文3、在基質(zhì)研究及復(fù)相陶瓷窯具工藝優(yōu)化的基礎(chǔ)上，探討了硅溶膠、
