高温气体过滤器支撑体的抗热震性能改进研究

为了改善高温气体过滤器支撑体的强度及抗热震性能,根据复合材料韧化强化原理,本试验采用陶瓷材料复合技术,制备莫来石-刚玉-钛酸铝-堇青石复合陶瓷材料,探索其作为高温过滤器支撑体的可能性.以粒径小于74μm的高铝矾土熟料、钛酸铝、堇青石为原料,以聚乙烯醇的溶液(质量浓度2％)为结合剂,试样成型压力为50MPa,烧结温度为1360℃,保温3小时制备了莫来石-刚玉-钛酸铝-堇青石复合材料.对烧后试样进行体积密度、气孔率、常温抗折强度、抗热震性的测定及XRD、SEM的分析,研究了配料组成对复合材料烧结及抗热震性能的影响.研究结果表明:具有较好烧结性能与抗热震性能的莫来石-刚玉-钛酸铝-堇青石复合材料支撑体的最佳物料配比(％)为:高铝矾土熟料30％、钛酸铝10％、堇青石60％.     

原位反应烧成莫来石-堇青石复合材料及其特性(英文)

通过原位反应烧成方法制备了不同莫来石、堇青石含量比的复合材料。首先,根据堇青石和莫来石的理论化学组成,分别将高岭土、工业氧化铝和滑石混合,配制出堇青石生料粉(C粉)和莫来石生料粉(M粉)。然后,再将C粉和M粉按不同的设计比例混合,烧结制备出一系列莫来石-堇青石复合材料。添加V2O5添加剂,考察其对烧结复合材料的影响。并通过X射线衍射,微观结构观察,热力学性质检验,比较了不同莫来石、堇青石含量比的复合材料的特性。制备的莫来石-堇青石复合材料所用的烧结温度可降低至1380℃,且复合材料中堇青石和莫来石晶体发育良好,复合材料抗热震性好。     

堇青石—莫来石棚板抗热震性能的研究

采用莫来石为骨料,堇青石为基料制作堇青石—莫来石棚板,研究莫来石与堇青石配比、骨料种类、烧成温度等因素对材料抗热震性能的影响。     

堇青石-莫来石质匣钵材料抗热震性和抗侵蚀性研究

堇青石-莫来石质耐火材料具有热膨胀系数低、容重轻、吸热少、体积稳定性好和抗热震性好等特性.以堇青石、莫来石为主要原料,加入一定量的电熔氧化镁、活性氧化铝和硅微粉等微粉为辅助原料,制备了堇青石-莫来石质匣钵材料.研究了颗粒级配和烧成温度对堇青石-莫来石质匣钵材料物相组成和显微结构的影响,并对材料的热震性和侵蚀性进行评估.结果表明:烧成温度在1300～1400℃,对热震后的三组试样进行性能检测,发现配方一试样具有好的抗热震性和抗侵蚀性,其残余抗折强度在3.0～4.5 MPa之间,残余耐压强度在17.5～24.5 MPa之间.     

烧成温度对溶胶-凝胶法制备堇青石陶瓷性能的影响

为解决工业生产堇青石烧结温度高的问题,首先以结晶氯化镁MgCl_2·6H_2O、结晶氯化铝AlCl_3·6H_2O和正硅酸乙酯(C_2H_5O)_4Si为原料,按照堇青石的化学计量配比,以溶胶-凝胶法并经600℃煅烧制备堇青石先驱体粉体;然后采用半干压成型法将该粉体压制成Φ20 mm×20 mm的圆柱状试样,分别在950、1 000、1 050、1 100、1 150、1 200和1 250℃保温2 h烧成,检测试样的基本物理性能,并利用XRD和SEM分析物相组成和显微结构。结果表明:溶胶-凝胶法制备堇青石陶瓷,可以降低堇青石的合成温度。在1 250℃的烧成温度下,不添加任何烧结助剂,就可以获得纯度较高的α-堇青石相,试样的体积密度为2.25 g·cm~(-3),达到α-堇青石理论密度的90%,基本达到了致密化烧结。     

溶胶-凝胶法合成堇青石材料性能的研究

以正硅酸乙酯,六水硝酸镁,九水硝酸铝为原料,无水乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备均质堇青石粉体,将粉体压制后在1250℃保温2h烧成后得到堇青石陶瓷烧结体,通过DSC-TGA、 XRD和SEM对试样进行表征.结果表明:前驱体经不同温度煅烧后得到堇青石粉体的晶相经历了从无定形态向α-堇青石转变的过程,μ-堇青石在950℃时结晶形成,1200℃时,μ-堇青石转化为α-堇青石,同时有镁铝尖晶石相出现,1250℃时,α-堇青石相增多,μ-堇青石相和镁铝尖晶石相消失,堇青石的结晶程度较好,其烧结体的致密度达到最高,为2.456 g/cm3,晶粒细小,微观结构比较均匀致密.     

陶瓷窑用堇青石质推板砖的研制

研究了原料种类和合成温度对合成堇青石含量的影响．并着重讨论了其对相应基质制品的热震稳定性。阐述了以低铝熟料、烧结镁砂、特级高铝矾土为原料制备的堇青石为基质．一次性烧成陶瓷窑用推板砖工艺的可行性。     

原位莫来石-堇青石复合物的物理机械性能、耐火性能和显微结构

原位莫来石-堇青石复合物是由高岭石、滑石和氧化铝,在堇青石含量为5%￣35%范围内,于1300℃、1400℃和1500℃烧成并保温3h制成。XRD和SEM结果显示莫来石-堇青石复合物在1400℃完全形成。在1500℃所有堇青石转变为莫来石和玻璃相,导致突然致密,在堇青石为20%时达最佳致密。25%￣35%堇青石试样不能显示良好致密,尽管从堇青石分解中形成了大量熔融物。然而由于莫来石颗粒分布均匀和压实的显微结构,在这些试样中可以获得最高的常温耐压强度。在所有烧成温度下所有试样都显示了抗热震性好,而在1500℃烧成的试样显示由于形成了高耐火莫来石相,故荷重软化温度最高。     

烧成制度对MAS系堇青石微晶釉结构与性能的影响

采用天然矿物为原料制备Mg O-Al₂O₃-Si O₂ (MAS)系统堇青石微晶釉,通过XRD、DTA-TG和FE-SEM等测试手段研究了烧成制度对堇青石微晶釉结构与性能的影响,同时分析了该系统中α-堇青石的形成过程。结果表明：烧成温度从1200℃升高到1350℃,釉中α-堇青石的含量由4.7%增加至23.1%,热膨胀系数从5.18×10^-6/℃减小至3.64×10^-6/℃(600℃),釉面硬度从3.5 GPa增大至7.2 GPa。釉料在升温过程经历了原料熔融分解到生成镁铝尖晶石,而后其溶解与釉中石英反应生成α-堇青石的演变过程。当烧成温度为1300℃,保温时间为30 min时制备的样品性能最佳,热膨胀系数为3.79×10^-6/℃(600℃),釉面硬度为7.1 GPa。     

生产加工过程对堇青石-莫来石复合材料的影响

本实验主要研究生产加工过程对堇青石-莫来石复合材料的影响。为此,本试验中使用两种不同的加工方法:第1种方法是通过带式浇铸法使堇青石和莫来石层进行原位合成堇青石-莫来石复合材料;第2种方法是通过预制的莫来石粉末以不同的百分含量(0～30%)加入到初始的堇青石粉末中获得所需的复合材料。试验结果表明:通过在堇青石泥浆中加入预先烧制的莫来石粉末所生产的复合材料比通过层压法加工混合所产生复合材料具有更好的致密性和机械强度。     

黏土的杂质含量对堇青石-莫来石复合材料相组成及性能的影响

以滑石细粉、高铝矾土细粉和两种不同杂质含量的黏土细粉为原料,经配料、加水混练成型后,分别于1300、1350和1400℃保温3h制备了堇青石-莫来石复合材料的试样,用XRD、SEM等研究了黏土中杂质含量对堇青石-莫来石复合材料相组成及性能的影响。结果表明:1)使用高杂质含量的黏土能有效降低试样的烧结温度,促进堇青石和莫来石晶体的生成发育,提高试样的体积密度与常温抗折强度,但对其抗热震性损害较大。2)使用高杂质含量的黏土时,提高MgO含量虽然可增加堇青石的含量,但玻璃相含量增加且黏度降低,不能有效提高材料的抗热震性;而使用低杂质含量的黏土时,通过控制引入MgO的含量与煅烧温度,可调节试样中晶相的含量与组成,从而可提高材料的抗热震性。     

低热膨胀系数堇青石材料的合成研究

以高岭土、烧滑石和氧化镁为原料合成堇青石,研究了烧成温度、镁铝硅含量及高岭土种类对合成堇青石热膨胀系数的影响。实验结果表明:合成堇青石的最佳配方1#高岭土82.4 wt%、滑石9.3 wt%、氧化镁8.4 wt%,试样热膨胀系数为1.24×10-6℃-1。适当的提高烧成温度可得到热膨胀系数低的堇青石材料,但合成温度过高则会因为形成过多的玻璃相而使其热膨胀系数增大。过多或过少的引入Si O2、Al2O3、Mg O均会由于形成高热膨胀系数的晶相而导致所合成堇青石的热膨胀系数增大。     

高强度堇青石-莫来石棚板的研制

以堇青石(1～0.5、0.5～0.2、<0.088 mm)和莫来石熟料(M60,1～0.5 mm)为主要原料,加入25%(w)的由轻烧MgO粉、α-Al2O3微粉及添加剂(紫木节和KOH)组成的混合粉,按堇青石与莫来石的质量比分别为40:35、42.5:32.5和45:30配料、混练、成型后,分别在1 300、1 350和1 400℃均保温3 h条件下烧成,合成出堇青石-莫来石质棚板试样,并检测试样的常温及高温物理性能,同时进行XRD、SEM及EDS分析.结果表明:按m(堇青石):m(莫来石)=45:30配料,在1 350℃ 3 h合成的棚板材料的各项性能指标最好,其主要晶相为堇青石和莫来石,且显微结构均匀,晶间生成大量的原位堇青石和莫来石晶粒,骨料之间的"联接桥"发育良好,材料具有较高的抗折强度.     

原位生成堇青石结合红柱石太阳能热发电储热陶瓷的抗热震性能

为提高储热陶瓷材料的抗热震性能,采用原位生成堇青石增强技术,以红柱石为主要原料,通过半干压成型,无压烧结研制了用于太阳能高温热发电红柱石储热陶瓷材料样品。研究了配方组成、烧成温度、相组成、微观结构对样品抗热震性能的影响。结果表明：红柱石添加量为 70%,经1 400 ℃烧成的样品抗热震性能最佳：30 次热震实验（热震条件：1 100 ℃～室温,风冷）的强度不仅没有损失,反而增加了 26.20%。相组成和微观结构分析表明样品的晶相为堇青石、莫来石、硅线石、α-方石英、α-石英等,原位生成的堇青石晶体均匀分布在由红柱石转化的莫来石晶体之间,赋予样品较好的抗热震性能     

莫来石含量对堇青石-莫来石复相陶瓷性能的影响

以合成堇青石(≤0.074 mm)和合成莫来石(0.45～0.9 mm)为主要原料,a-Al2O3微粉(≤0.044 mm)、镁砂(≤0.054 mm)和熔融石英(≤0.054 mm)为添加剂,经细磨、造粒、成型后,于1 370℃4 h烧成后制备了莫来石质量分数分别为15%、20%、25%、30%、35%和40%的堇青石-莫来石复相陶瓷材料,研究了莫来石含量对复相陶瓷材料烧结性能、抗折强度、热膨胀性及抗热震性的影响.结果表明:随着莫来石含量的增加,堇青石一莫来石复相陶瓷材料的体积密度、显气孔率和热膨胀系数都呈上升趋势,而抗折强度呈降低趋势;适当提高莫来石含量有利于复相陶瓷材料的抗热震性,当莫来石含量达到30%时,材料的抗热震性最好.     

镁橄榄石制备六方柱状堇青石及其晶相和性能研究

我国天然镁橄榄石矿物资源丰富,但其成分复杂,导致高效利用率和产品附加值低。为拓展镁橄榄石高效利用技术,以镁橄榄石、工业氧化铝和石英砂为原料,在空气气氛下经800~1 380 ℃保温2~8 h制备得到堇青石材料,并研究了原料组成和烧成制度对合成六方柱状堇青石的影响。结果表明,合成堇青石的最佳烧成制度为1 380 ℃保温8 h,此时堇青石合成纯度最高,晶型发育良好且晶粒为六方柱状。当烧成温度为1 380 ℃,保温时间由2 h延长至8 h后,材料中石英砂对应衍射峰消失,堇青石析出量增多,材料的结晶度得到提高,堇青石晶体点缺陷类型可能由V^"_Mg转变为O^"_i添加过量石英砂的试样经1 380 ℃保温8 h烧成后,堇青石晶粒被更多熔融相覆盖包裹,晶粒间间隔减小,堇青石材料更加致密,但堇青石材料的合成纯度并未得到提高。     

菱镁矿粒度对堇青石陶瓷烧结性能的影响

以菱镁矿、高岭土和石英为主要原料,采用固相反应法制备了堇青石陶瓷。采用TG-DSC、XRD、SEM能谱分析等方法,研究了菱镁矿粒度对堇青石陶瓷烧结性能的影响以及堇青石合成过程的反应机理。结果表明,降低菱镁矿的粒度可以有效降低堇青石陶瓷的烧成温度;在该体系中,堇青石陶瓷的烧成受固相扩散传质控制,降低原料粒度可以促进堇青石陶瓷的烧成。     

浇注成型、高温烧成焦炉炉门大型衬砖的研制与应用

以熔融石英、M45合成莫来石、合成堇青石等为主要原料,以纯铝酸钙水泥为结合剂,采取振动浇注成型,经养护、干燥后再高温烧成的工艺方式,制成了高580~1 300mm、宽430~610mm、厚350~435mm,单重250~420kg的焦炉炉门大型衬砖。该大型衬砖各项性能指标均优于现用的机压成型烧成莫来石-堇青石衬砖,在7.63m和6m焦炉上使用获得了非常好的效果。     

利用无害化铝灰合成耐火原料研究

以无害化铝灰为主要原料,通过与轻烧镁砂混合,在1 650℃下高温反应合成镁铝尖晶石。与滑石和硅石粉混合,在1 380℃下高温反应合成堇青石。借助X射线衍射仪及扫描电子显微镜研究了其物相组成和显微结构,并将合成的尖晶石用于制备刚玉尖晶石浇注料,研究了其抗渣性。研究结果表明,无害化铝灰可以制得纯净的镁铝尖晶石和堇青石。铝灰基镁铝尖晶石致密性高,其体积密度为3.07 kg/L,气孔率为1%,将其应用在刚玉-尖晶石浇注料中,表现出优异的抗渣侵蚀和渗透能力,其原因与铝灰基尖晶石的高活性有关。合成的铝灰基堇青石的体积密度为1.97 kg/L,气孔率为19%,其致密性优于滑石-黏土-氧化铝系堇青石。     

堇青石-莫来石复相陶瓷的制备与性能

以MgO-Al2O3-SiO2三元相图为依据,采用不同原材料,进行了堇青石—莫来石复相陶瓷材料配料组成的设计,并在高温下合成制备了堇青石—莫来石复相陶瓷材料。研究了堇青石含量、不同原料配方对试样性能的影响。