收藏本站
《武汉理工大学》 2006年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

用硅酸铝质耐火材料废料制备氧化铝基陶瓷的技术及机理研究

钟莲云  
【摘要】: 生态环境材料是指同时具有满意的使用性能和优良的环境协调性或者能够改善环境的材料。耐火材料废料低的回收利用率给环境保护带来了极大的压力;我国对Al_2O_3瓷球的需求量巨大,但Al_2O_3原料涨价使高铝瓷球的生产利润很低,很多厂家被迫停产或倒闭,急需实现高铝瓷球低成本高档化,以满足市场需求。 本论文主旨是探索研究用硅酸铝质耐火材料废料制备性能优良的工业陶瓷的可行性。以瓷球作为研究的切入点,以耐火材料废料为主要原料,天然矿物为助熔剂,通过合理设计晶界相的组成,成功地制备了一系列性能优异的、Al_2O_3含量从45%至85%的氧化铝基瓷球,并详细研究了各工序的物化过程及规律及其与制成产品的性能、结构及特征的关系。 对制备工艺及助熔剂对陶瓷的烧成及性能影响的研究结果表明,在瓷球组分构成的CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2、MgO-Al_2O_3-SiO_2和CaO-Al_2O_3-SiO_2三个体系中,CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2系瓷球的烧成温度最低,烧成温度范围最宽;CaO-Al_2O_3-SiO_2系瓷球的耐磨性最好,CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2系陶瓷的耐磨性次之,而MgO-Al_2O_3-SiO_2系瓷球的耐磨性最差;在CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2和CaO-BaO-Al_2O_3-SiO_2两个体系制备瓷球的主晶相均为莫来石,次为刚玉和钙长石,但CaO-BaO-Al_2O_3-SiO_2系瓷球的烧成温度低、玻璃相的含量和密度高、结构较致密、耐磨性好;延长废料的球磨时间,废料的粒度减小,所制备瓷球的烧成温度降低、密度和耐磨性提高、晶粒尺寸和气孔率降低,瓷球在磨损过程中穿晶断裂的比例增加;延长干坯料的存放时间,坯料的性质趋于均匀化,所制备瓷球的耐磨性提高;增加坯体的成型压力可降低瓷球的烧成温度、拓宽烧成温度范围并提高耐磨性; 研究了陶瓷的组成、结构与其性能的关系,首次发现Al_2O_3含量低于60%的陶瓷具有高的耐磨性且其耐磨性随着Al_2O_3含量的降低、堇青石含量的增加而增加的规律;陶瓷的主晶相与所用耐火材料废料的主晶相相同,且主晶相的含量随着Al_2O_3含量的增加而增加;获得用耐火材料废料制备陶瓷的烧结反应机理:大颗粒起到骨架作用,小颗粒在烧结过程中的熔解、结晶完成烧结;发现粗晶粒陶瓷可具有高的耐磨性;提出在瓷球磨损表面形成晶体破坏层,并从证实了瓷球的穿晶断裂磨损机理;当氧化铝含量大于60%时,陶瓷的密度和耐磨性均随着氧化铝含量的增加而提高;陶瓷的抗弯强度、断裂韧性和耐磨性随着晶粒粒径、气孔率和气孔直径的减小而增加;Fe_2O_3含量增加,陶瓷的烧成温度降低,密度和耐磨性提高,但陶瓷的颜色也随着Fe_2O_3含量的增加而加深;TiO_2、CaO、K_2O和Na_2O的含量增加也使陶瓷的颜色加深。 揭示了瓷球的磨损率既正比于瓷球的作用压力又正比于瓷球间的接触点数的规律;通过理论推导和试验验证,建立了瓷球磨损率与其大小之间的关系模型:w=ar~(-1/3)/t+b,该模型较现有模型简明、合理,而且瓷球的性能越高,模型的预测结果越准确,证实了陶瓷的性能越高,其优异性能的重现性越好、可靠性越高。 利用创新的自分散技术,探索了用半湿化学法制备陶瓷的可行性,并获得若干有价值的结果。采用半湿化学法制备,可降低瓷球的烧成温度,提高其耐磨性;随着纳米AlOOH粉加入量的增加(当加入量低于3.5%时),瓷球的烧成温度降低,密度和耐磨性提高;次晶相在晶界的均匀分布使晶界结合牢固,有利瓷球实现穿晶断裂。 在相同条件下测试时,制备的含75%Al_2O_3瓷球的磨损率为0.0188%,含85%Al_2O_3瓷球的磨损率为0.0124%,而建材行业用国际最高水平95瓷球的磨损率为0.0523%/h。不仅如此,本研究获得的瓷球还有极优的性价比和原料的优势和广泛性。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TG148

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张文毓;;环境材料的开发与应用[J];船舶物资与市场;2011年04期
2 ;[J];;年期
3 ;[J];;年期
4 ;[J];;年期
5 ;[J];;年期
6 ;[J];;年期
7 ;[J];;年期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;生态环境材料与应对气候变化技术[A];2010中国材料研讨会论文摘要集[C];2010年
2 陈红;郝维昌;王天民;;生态环境材料概念的一些思考[A];2002年材料科学与工程新进展(上)——2002年中国材料研讨会论文集[C];2002年
3 左铁镛;;中国材料产业的资源效率与生态环境材料[A];中国科协2001年学术年会分会场特邀报告汇编[C];2001年
4 冀志江;隋同波;王静;张连松;;建筑材料的可持续发展[A];2006中国科协年会“循环经济与建材产业发展”论文集[C];2006年
5 冀志江;隋同波;王静;张连松;;建筑材料的可持续发展[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集(下册)[C];2006年
6 李铖;;生态环境材料研究现状及发展[A];全国玻璃纤维专业情报信息网第二十九次工作会议暨信息发布会论文集[C];2008年
7 梁金生;王丽娟;孟军平;梁广川;丁燕;;生态环境功能材料学科的兴起与发展动向[A];中国硅酸盐学会非金属矿分会非金属矿产资源高效利用学术研讨会论文专辑[C];2009年
8 李金梅;苏海全;黄晓玲;;加工条件对生态环境材料——可生物降解塑料聚碳酸亚丙酯(PPC)各种性能影响的研究[A];第八届博士生学术年会论文摘要集[C];2010年
9 赵广杰;;木质生物质的生物、热化学变换及功能性生态环境材料制备[A];中国林学会2004年年会论文集[C];2004年
10 刘仲毅;马东玲;毛陆原;厉留柱;李琳;黄玉刚;刘红霞;张书胜;;TLC硅胶固定化2-乙二醛缩胺基-葡聚糖交联树脂的研究[A];第十五次全国色谱学术报告会文集(上册)[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 龚宣;北工大材料专业获北京市教育教学特等奖[N];北京日报;2009年
2 记者 宋世琦;饰界无限 墙特体现[N];建筑时报;2011年
3 东方证券策略部;广厦千万间 节能建筑确保“寒暑俱欢颜”[N];证券时报;2010年
4 特约记者 闫盛霆 通讯员 孙启彬 刘志远;罗村镇倾力打造鲁中新材料基地[N];淄博日报;2010年
5 中华;奥运场馆使用的生物降解塑料袋明年全面推广[N];中国包装报;2008年
6 国家建材科教委主任 黄书谋;绿色建材定义[N];中华建筑报;2003年
7 本报记者 李远明 本报沙县记者站 肖首洲;沙县一批项目开竣工[N];三明日报;2009年
8 胡会军;木塑专委会与美方进行生态建材研讨对接[N];中国建材报;2009年
9 本报记者 王惜纯;生物塑料袋有望走入百姓家[N];中国质量报;2009年
10 林木元;群贤毕至 进步有期[N];中国建材报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 钟莲云;用硅酸铝质耐火材料废料制备氧化铝基陶瓷的技术及机理研究[D];武汉理工大学;2006年
2 徐雄立;新型医用敷料——明胶基抗菌纳米纤维水凝胶的制备及其环境影响研究[D];东华大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 姜如意;“自然而然”生态设计理念介入下的食品包装设计研究[D];浙江农林大学;2012年
2 韩宪兵;环境材料网站开发及材料环境协调数据库[D];重庆大学;2003年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026