纤维和遮光剂对纳米孔粉体隔热材料性能的影响

新型高温隔热材料对工业窑炉高效节能作用显著,降低其高温辐射导热率有利于提高高温隔热性能。采用干压成型制备了添加不同种类和不同含量的纤维及遮光剂的纳米孔粉体隔热材料,分别测试了试样的常温耐压强度和不同温度下的导热系数,探讨了纤维和遮光剂对纳米孔粉体隔热材料的力学性能和隔热性能的影响,并利用SEM、EDS和FTIR对试样的微观结构和红外透射率进行了分析表征。结果表明,多晶莫来石纤维有效增强了纳米孔粉体隔热材料的耐压强度,掺杂9%(质量分数)多晶莫来石纤维试样在800 ℃的导热系数为0.047 W/(m·K),低于添加石英纤维的隔热材料;纳米SiC粉体和锆英石粉体作为遮光剂能够有效抑制辐射传热,降低高温辐射热导率,添加10%(质量分数)纳米SiC粉体遮光剂的隔热材料试样导热系数随温度的变化较小,在800 ℃仅为0.041 W/(m·K)。     

不同的烧失物对微孔莫来石性能的影响

莫来石的导热系数低、高温下体积稳定性好,适合用来制备轻质耐火材料。以硅石粉和工业氧化铝为起始物料,加入一定量的烧失物,通过在1350℃下煅烧6h制得了微孔莫来石轻质骨料。研究了碳黑、焦炭和无烟煤这三种烧失物对合成的莫来石骨料体积密度、气孔孔径分布、莫来石生成量及组织结构的影响。认为,不同的烧失物对微孔莫来石的体积密度、...     

基于高岭土制备轻量微孔莫来石骨料结构与性能研究

以高岭土细粉和α-Al2O3微粉为主要原料,采用原位分解法制备轻量微孔莫来石骨料,研究了铝硅摩尔比及热处理温度对轻量微孔莫来石骨料结构与性能的影响.结果表明:经过1400～1600℃热处理后,富铝莫来石试样中除主要物相莫来石相外,还残余一定量刚玉相,接近理论莫来石组成试样及富硅试样均仅检测到莫来石相;所制备的轻量骨料孔径分布主要集中于0.1 ～4 μm范围,均具有微孔结构;随着热处理温度的升高,骨料的体积密度上升,显气孔率下降,耐压强度上升;经1500℃热处理后,富铝试样体积密度为2.49 g/cm3、显气孔率为25.6％、耐压强度为146 MPa;接近理论莫来石组成试样及富硅试样体积密度均小于1.95 g/cm3、显气孔率大于38.0％,1000℃时导热系数均小于0.77 W/(m·K).     

镁铝尖晶石原料组成对尖晶石隔热材料性能的影响

分别以Al2O3、MgO质量比为2.554、3.644和5.823的镁铝尖晶石粉71MA、78MA和85MA为主要原料,以聚合氯化铝和镁砂为凝胶体系,采用发泡法制备了尖晶石隔热材料,并研究了料浆性能及尖晶石隔热材料的性能和显微结构。结果表明:用上述3种粉制成的料浆71MA的黏度随时间的延长而增大,料浆78MA和85MA的黏度随时间的延长而减小;随着尖晶石原料中Al2O3含量的提高,1 700℃烧后试样的显气孔率逐渐增大,体积密度、常温耐压强度和常温抗折强度逐渐减小,烧后线收缩率逐渐减小,烧后试样中的气孔形状变得不完整,孔壁结构逐渐疏松;综合考虑料浆性能和烧后试样的性能,富铝适度(Al2O3质量分数76%~80%)的尖晶石原料较适宜采用本工艺来制备尖晶石隔热材料。     

莫来石溶胶结合高铝质耐火材料性能的研究

为了提高高铝质耐火材料的综合性能,利用共沉淀法得到的莫来石溶胶为结合剂制备高铝质耐火材料。利用XRD和SEM等手段对莫来石溶胶的组成、显微结构和性能进行分析和表征,通过检测高铝质耐火材料试样的体积密度、显气孔率、线变化率和常温耐压强度,重点研究莫来石溶胶的性能及对高铝质耐火材料烧结性能和抗热震性能的影响。结果表明:经1100℃烧后莫来石溶胶的比表面积为26.02 m2/g,溶胶经1300℃烧后完全转化成莫来石;莫来石溶胶的加入使得高铝质耐火材料试样的体积密度增大,显气孔率降低;莫来石溶胶与Al2O3晶形转变的协同作用提高了莫来石溶胶结合高铝质耐火材料的常温耐压强度和热震稳定性。     

添加剂对钛酸铝-莫来石多孔隔热材料性能的影响

以钛酸铝-莫来石(Aluminitim Titanate-Mullite,ATM)为主要原料,通过外加刚玉、镁铝尖晶石或铝矾土为添加剂,以聚苯乙烯泡沫球为成孔剂制备多孔隔热材料,所制备的多孔隔热材料孔洞分布均匀,平均孔径为3mm;研究了不同添加剂及其用量对隔热材料性能的影响.结果表明:3种添加剂都能有效地降低材料的导热系数和提高材料的抗压强度,导热系数最大可以减小21%,强度可提高60%.以刚玉、铝矾土为添加剂制备的多孔材料的重烧线收缩率增加,而以镁铝尖晶石为添加剂制备的多孔材料的重烧线收缩率减小.     

发泡法制备轻质莫来石结合氧化铝空心球制品的性能研究

为了改善莫来石结合氧化铝空心球制品的隔热性能,以氧化铝微粉、二氧化硅微粉和≤3 mm的氧化铝空心球为主要原料,采用发泡法结合凝胶注模工艺制备了轻质莫来石结合氧化铝空心球制品,并研究了发泡时间(5、10、15和20 min)对试样的体积密度、气孔率、耐压强度、显微结构和热导率的影响。结果表明:合成试样的基质部分为气孔孔径50~100μm的多孔结构,与氧化铝空心球结合紧密;随着发泡时间增加,试样的气孔率增加,而体积密度、耐压强度和热导率降低;当发泡时间为20 min时,试样体积密度为0. 71 g·cm-3,气孔率为80. 2%,常温耐压强度为1. 81 MPa,600℃热导率为0. 467 W·m~(-1)·K~(-1)。     

泡沫法制备莫来石轻质隔热材料及性能

采用红柱石、刚玉、水泥、粘土、硅微粉为原料,加入减水剂、硅溶胶、泡沫及水,通过改变泡沫的加入量在五种不同温度下烧成制备莫来石质轻质隔热材料,测试试样的容重、气孔率、气孔种类和孔径、常温耐压强度、物相组成和显微结构。采用泡沫法制备的轻质隔热材料试样外观致密,内部气孔分布均匀。试样的主晶相为莫来石相,1400℃烧成试样的烧后线变化和常温耐压强度随容重的增加成线性增加;显气孔率逐渐减小,闭口气孔率基本无变化,大概为3%。     

蓝晶石基微孔莫来石陶瓷分离膜支撑体的制备、结构与性能研究

以蓝晶石为主要原料、γ-A12O3为辅料,采用注浆成型技术与反应烧结工艺制备出了具有针状网络结构的微孔莫来石陶瓷分离膜支撑体.系统研究了烧成温度对试样物相组成、显微结构及性能的影响,结果表明:随着烧成温度的升高,试样中莫来石的生成量增多,其形貌逐渐由针状发育成柱状,试样的性能与莫来石的生成量及形貌密切相关.针状莫来石可对基体起强韧化作用,并使气孔的有效半径微细化.在1450 ～ 1500℃,随烧成温度的升高,试样的显气孔率逐渐增大、孔径减小、强度升高.所制支撑体的体积密度为1.38～ 1.60 g,/cm3、显气孔率为46.74％ ～ 53.23％、烧后线变化率为-3.10％～2.24％、气孔孔径集中分布在1～ 20 μm、平均孔径为5.84～9.93 μm、常温耐压强度为30.1～ 37.2 MPa.     

利用气化炉渣制备轻质隔热墙体材料的研究

以气化炉渣为原料,采用挤出成型法,通过力学性能测试、物相组成和显微结构分析,研究了烧成温度和结合剂添加量等工艺条件对制备的轻质隔热墙体材料性能的影响。结果表明:烧成试样的矿物相为钙长石、石英、赤铁矿和莫来石;1000℃烧成时,添加20%(质量分数,下同)粘土可制备出体积密度为1.00 g/cm3、导热系数为0.19W/(m·k)和耐压强度为5.3 MPa的轻质烧结自保温墙体材料;添加30%粘土可制备出体积密度为1.20 g/cm3、导热系数为0.23 W/(m·k)和耐压强度达20.1 MPa的烧结自保温可承重墙体材料;添加40%粘土可制备出体积密度为1.18 g/cm3、导热系数为0.26 W/(m·k)和耐压强度达16.6 MPa的烧结自保温可承重墙体材料。     

电熔镁砂加入量对刚玉-尖晶石轻质隔热材料性能的影响

以α-Al2O3细粉(≤74μm)、α-Al2O3微粉(d50=2μm)为主要原料,加入5%(w)的ρ-Al2O3微粉(d50=5μm)为结合剂,外加0.3%(w)的发泡剂和2%(w)的六偏磷酸钠减水剂,在1 550℃3 h煅烧后原位制备了刚玉-尖晶石轻质隔热材料,研究了电熔镁砂加入质量分数(0、5%、10%和15%)对刚玉-尖晶石轻质隔热材料物理性能、热导率及显微结构的影响。结果表明:随着电熔镁砂加入量的增加,试样的体积密度逐渐减小,强度先减小后增大,烧后线变化和重烧线变化(1 550℃3 h)由收缩逐渐表现为膨胀,试样在300～900℃下的热导率均降低;通过发泡法制得的刚玉-尖晶石轻质隔热材料气孔分布均匀,呈球形,且随着电熔镁砂加入量的增加,试样的结构疏松,微孔数量增加,但其对大孔的影响较小。综合考虑试样的各项性能,认为电熔镁砂适合的加入质量分数为15%。     

成型工艺对莫来石质隔热耐火砖性能的影响

为了探索不同成型工艺对莫来石质隔热耐火砖性能的影响,实验分别以机压法、挤出法和泡沫法三种方式制备莫来石轻质隔热材料,并对其性能进行了研究。实验结果表明:采用泡沫法制备的莫来石质隔热耐火砖具有隔热效果好、荷重软化温度高、强度好、重烧线变化率小等优点。     

发泡法制备莫来石多孔陶瓷

以碳化硅及碳酸钙为造孔剂,采用发泡–注凝成型结合添加造孔剂法制备了具有大孔–介孔复合孔结构的莫来石多级孔陶瓷,研究了SiC加入量对莫来石多孔陶瓷常温物理性能和高温隔热性能的影响。结果表明:以莫来石粉体为主要原料,以CaCO_3和SiC为造孔剂,采用发泡结合添加造孔剂法可制备具有较高闭气孔率的莫来石多孔陶瓷;当SiC加入量为4%(质量分数)时,所制备试样的导热系数最低,其孔隙率约为69.9%。     

烧结温度对莫来石多孔陶瓷结构与性能的影响

以含锆硅线石为主要原料,α-Al₂O₃粉为辅料,改性淀粉为造孔剂,原位烧结制备了莫来石多孔陶瓷试样。研究了烧结温度(1 400～1 600℃,间隔50℃)对试样物相组成、显微结构及性能的影响。结果表明：1)随烧结温度的升高,试样中莫来石衍射峰的强度逐渐增强,莫来石晶粒逐渐发育长大,其外观呈现明显的台阶状形貌,符合二维成核生长机制。2)随烧结温度的升高,烧后试样的体积密度呈先减后增趋势,而显气孔率和线变化率的变化趋势则与之相反,常温耐压强度则呈逐渐增大趋势。3)当烧结温度为1 550～1 600℃时,试样综合性能较佳,莫来石晶粒发育长大并致密结合,适于在高温下使用。     

钛酸铝质多孔隔热材料的制备

以钛酸铝、莫来石、镁铝尖晶石为原料,淀粉为成孔剂,PVA为粘结剂,采用滚球法制备钛酸铝质陶瓷空心球,并以该空心球为主要原料,可塑成形工艺制备多孔隔热材料。研究了空心球大小配比对材料导热系数、抗压强度、体积密度等性能的影响。结果表明:在大球(孔径约3mm)、中球(孔径约2mm)、小球(孔径约1mm)的质量比为3∶4∶3时,经过1500℃×60min工艺处理可以得到导热系数为0.126w/k·m、体积密度为1.26g/cm3、抗压强度为6.43MPa的多孔隔热材料。     

不同造孔剂对钢包永久衬用隔热浇注料的影响

钢水冶炼过程中通常利用保温隔热材料来提高钢包周转过程中的保温性能,以保证连铸钢水温度的变化适应炉外精炼过程和连铸过程的工艺需要.为了研制高气孔率、高强度的保温隔热材料,以烧结莫来石为骨料,研究了四种不同造孔剂(菱镁矿粉、聚苯乙烯球、塑料颗粒和漂珠)对浇注料显气孔率及强度的影响.实验结果表明添加菱镁矿粉作造孔剂时,与未添加或添加其他造孔剂相比,烧后试样显气孔率较低,而且当加入量超过10%时,试样强度出现显著提升;添加聚苯乙烯球、塑料颗粒或漂珠做造孔剂均能够明显提升烧后试样的显气孔率,其中添加聚苯乙烯球、塑料颗粒的试样随着造孔剂引入量的增加强度出现明显降低,而添加漂珠的试样随漂珠引入量的增加强度变化不明显;复合添加10%菱镁矿粉和5%塑料颗粒时试样气孔率为29.34%、耐压强度为42 MPa,体积密度为1.98 g·cm-3,综合指标最高,最适合于做为莫来石质钢包保温隔热浇注料的造孔剂.     

氧化铝含量对环保型轻质材料性能的影响

本文以陶瓷抛光废料为主要原料,辅以长石、球土、石英等,制备环保型轻质材料.在此基础上,利用XRD、体式显微镜、导热仪等详细研究了氧化铝含量对试样体积密度、抗压强度、物相组成、导热系数等性能的影响.研究结果表明:随氧化铝含量的增多,试样的体积密度、抗压强度逐渐增大,且导热系数随体积密度的增大呈线性增大.此外,少量的氧化铝有助于试样内堇青石相的生成,但过多的氧化铝导致堇青石峰强度减弱,并伴有少量的刚玉相和莫来石相出现.     

红柱石及其引入方式对铝硅质浇注料性能的影响

为充分发挥红柱石在铝硅质浇注料中的优异性能,分别以特级矾土、棕刚玉为主要原料配以红柱石制备铝硅质浇注料.检测试样在不同温度下的抗折强度及体积密度、显气孔率及线膨胀率,并对烧后试样的物相组成及显微结构进行表征,以研究红柱石及其引入方式对不同配置的铝硅质浇注料性能的影响.研究结果表明:红柱石以细粉形式引入的铝硅质浇注料,在高温下莫来石反应及二次莫来石化较为充分,试样体积密度、高温抗折强度相对较高,线膨胀率相对较低;相比棕刚玉配置的浇注料,红柱石对矾土配置浇注料性能的改善更为明显,红柱石分解及二次莫来石化相对较为容易,产生的莫来石将矾土熟料紧密连接,有效改善试样的物理性能.     

抛光渣体系发泡陶瓷的发泡性能研究

以工业上成熟的抛光渣体系配方制备发泡陶瓷,探讨了烧结温度对其发泡性能的影响。同时,与外加发泡剂的抛光渣体系发泡陶瓷试样的显微结构、线收缩和体积膨胀率进行了对比分析,探讨了孔结构对发泡陶瓷试样强度和热稳定性的影响。研究发现,抛光渣具备一定的发泡能力,自身可发泡形成尺寸为10~200 μm(1 160~1 220 ℃)的球形气孔结构,孔壁的结构较致密。其对烧结温度十分敏感,在1 180~1 200 ℃范围内,发泡陶瓷试样的体积膨胀了2倍。外加SiC发泡剂能显著提高抛光渣体系发泡陶瓷试样的发泡能力,使其气孔尺寸增加10倍左右,但气孔形状不规则,孔壁结构中存在微小气孔。研究结果表明,外加发泡剂后,抛光渣自身发泡形成的壁孔结构使发泡陶瓷气孔率增加,强度损失较少,导热系数降低,且壁孔结构中的气孔分布不均匀,使发泡陶瓷的热稳定性降低。     

蓝晶石基微孔针状莫来石的制备、结构及性能研究

以蓝晶石和γ-Al_2O_3为主要原料,采用注浆成型技术和反应烧结工艺制备出气孔率高、强度高、孔径小、并具有针状网络结构的微孔莫来石陶瓷材料。研究了γ-Al_2O_3加入量对烧后试样物相组成、显微结构及性能的影响。结果表明:针状莫来石可对基体起强韧化作用,并使气孔的有效半径微细化。随着γ-Al_2O_3加入量的增多,试样中原位生成的针状莫来石先增多且后减少,致使试样的显气孔率和常温机械强度先升高后降低、平均孔径先减小后增大。