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《大连工业大学》 2011年
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凝胶注模成型工艺及其在高致密氧化镁陶瓷方向的研究

卢婷  
【摘要】:目前世界上制备的高纯度、高密度的氧化镁为:纯度99.5%以上,密度在3.433.47g/cm3,致密度可达到96.9%。高纯、高致密氧化镁在高温下具有优良的耐酸碱性和电绝缘性,光透过性好,导热性高,热膨胀系数大。氧化镁陶瓷是典型的碱性耐火材料,在氧化气氛或氮气保护下可稳定工作到2400℃,Fe、Zn、Pb、Cu、Mn等金属对它不起还原作用。本论文试采用水基凝胶注模法制备氧化镁陶瓷。 本论文研究了凝胶注模成型工艺及其在制备高致密氧化镁陶瓷中的应用。主要内容包括:氧化镁粉的预处理;凝胶注模成型中制备低黏度、高固相含量料浆的关键技术;陶瓷素坯干燥新方法和获得致密陶瓷体的烧结问题。 重点研究了预烧处理温度及表面改性对原料的水化活性、粒度及比表面积的影响;同时研究了MgO凝胶注模成型工艺中pH值、分散剂、研磨时间、固相量等因素对MgO料浆黏度的影响。试验表明:MgO粉体随着预烧处理温度的升高,粒度先减小后增大比表面积先增大后降低。在600-800℃处理后的MgO粉粒度最小,比表面积最大,活性适中,适于本实验;硬脂酸改性处理后的MgO粉末由于表面有机化合物的存在可有效地减少了MgO粉末表面对水的吸附。当pH=9.5~11时,分散剂添加量为2.8~3.2wt.%,研磨时间为6-9h时分散效果最好。制备的浆料固相含量高达54vo1%,黏度仅为755mPa.s,完全能够满足凝胶注模成型的要求。 凝胶固化后的坯体中含有大量的水分,需要在干燥的过程中排出。传统的空气干燥法在干燥时容易产生浓度梯度,使坯体中各个部位干燥不均,产生了结构应力和残余应力,致使坯体最后产生了翘曲、断裂等缺陷。采用液体干燥剂,对凝胶素坯室温置换干燥,可以释放坯体中的应力,最大程度的减少甚至完全消除这些结构缺陷。分别对固相量为40vo1%、45vo1%、50vo1%和54vo1%的氧化镁凝胶注模成型坯体进行了干燥试验,试验结果表明干燥速率随着凝胶体中固相量的增大而减慢,随着液体干燥剂浓度增大而加快;干燥之后的坯体完整,未出现翘曲、开裂、起皮等缺陷。 通过对MgO陶瓷素坯进行热分析,制定了合适的烧结制度。在本实验条件下,MgO陶瓷的最佳烧结温度为1650℃,MgO烧结体的密度可达到3.50g/cm3,是理论密度的97.76%,抗折强度可达到110MPa,热稳定性能良好,且烧结体宏观无缺陷、微观结构均匀致密。
【学位授予单位】:大连工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TQ174.758.11

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