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《武汉理工大学》 2012年
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堇青石—氧化铝换热陶瓷组成、结构和热学性能的研究

程曦  
【摘要】:无机非金属陶瓷换热器具有成本低、耐高温、化学稳定性强、使用寿命长和热膨胀系数低等优点,广泛应用于社会工业生产的各个领域。但陶瓷换热器抗热震性能和导热性能方面不及金属换热器,限制了其进一步推广使用。 氧化铝陶瓷具有一系列优异性能,但抗热震性能较差限制了其在换热器领域的应用。本文针对这一问题,在有关项目的基础上,采用工业原料注浆成型,烧结制备了堇青石-氧化铝换热陶瓷,借助x射线衍射技术、扫描电子显微镜、激光热常数技术、抗热震性能测试等手段研究分析了配方组成和烧结助剂对堇青石-氧化铝换热陶瓷主晶相、断口微观形貌、常温热导率和抗热震性能的影响。 研究了堇青石对换热陶瓷微观结构和性能的影响。结果表明,随着堇青石含量在10wt%-50wt%范围内增加,陶瓷热导率逐渐下降,抗热震性能先增强后减弱。当堇青石含量为30wt%时,1350℃烧结的陶瓷抗热震性能最好,热震循环次数达到12次,常温热导率为9.385W·m-1K-1;相对密度和抗折强度逐渐下降,气孔率逐渐升高;XRD图谱显示堇青石逐渐增加,氧化铝逐渐减少,出现少量莫来石晶相;陶瓷断口呈板状结构,晶界不明显,有圆形颗粒堇青石晶粒分布其间;堇青石含量的增加不利于陶瓷的烧结致密化。 研究了在烧结助剂MgO+TiO2总含量为3wt%不变的情况下,MgO-TiO2烧结助剂对换热陶瓷微观结构和性能的影响。结果表明,随着Ti02/MgO的提高,1350℃烧结的换热陶瓷热导率先增加后减小,抗热震性能先增强后减弱,当烧结温度为1350℃,TiO2/MgO=0.5时达到最大值12.624w·m-1K-1,热震循环次数达到18次;1250℃和1300℃烧结的换热陶瓷的常温热导率逐渐提高。随着TiO2/MgO的提高,1250℃和1300℃烧结陶瓷XRD图谱中,堇青石逐渐减少,莫来石逐渐增加,氧化铝基本不变;1350℃烧结的换热陶瓷XRD图谱中,堇青石完全消失,莫来石和氧化铝基本不变。陶瓷断口呈板状晶体,晶界不明显,有长杆状莫来石晶体析出。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TQ174.1

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