粉煤灰对超轻发泡混凝土孔结构及吸声性能的影响

以化学发泡法制备泡沫混凝土试样,并结合图像分析软件(Image-Proplus 6.0)测得了不同粉煤灰掺量时试样孔隙率、平均孔径和孔径分布等孔结构参数,并研究了粉煤灰掺量对试样28 d抗压强度和吸声性能的影响.结果表明:随着粉煤灰掺量的增大,试样孔隙率和平均孔径逐渐减小,28 d抗压强度先增加后降低,试样的吸声性能有一定程度的提高.     

制备工艺对六钛酸钾晶须隔热材料性能的影响

以自合成的六钛酸钾晶须为主要原料,通过混料、成型和热处理等工艺制备出六钛酸钾晶须隔热材料,探讨了结合剂种类(无结合剂、PVA、黏土)、结合黏土加入量(质量分数分别为5%、7%和10%)、造孔剂锯末加入量(质量分数分别为3%、5%和7%)和六钛酸钾晶须的长径比(分别为10～20和50～60)对隔热材料的热导率、致密度和常温耐压强度的影响。结果表明:1)黏土结合试样的热导率比无结合剂试样和PVA结合试样的小,而常温耐压强度比无结合剂试样和PVA结合试样的大。2)黏土加入量对试样热导率的影响与热面温度相关:热面温度≤500℃时,试样热导率随黏土加入量的增加而减小,热面温度≥800℃时则随黏土加入量的增加而增大;随着黏土加入量的增加,试样的致密度和常温耐压强度均逐渐减小。3)随着锯末加入量的增加,试样的热导率、致密度和常温耐压强度均逐渐减小。4)采用高长径比晶须的试样具有较低的热导率和体积密度,较高的真气孔率和常温耐压强度。     

不同量粉煤灰漂珠制备氧化物多孔陶瓷的性能研究

为进一步拓展粉煤灰漂珠在多孔陶瓷领域的应用，以粉煤灰漂珠、镁橄榄石、绢云母粉及铝矾土为主要原料，其中粉煤灰漂珠加入量分别为40%、60%、80%(w),成型后在空气气氛下于1 100℃热处理1 h制得多孔陶瓷材料，分析其物相组成、显微结构以及常规物理性能。结果表明：1)粉煤灰漂珠加入量由40%(w)增加至80%(w),粉煤灰漂珠与基质的间隔变大，试样的气孔率增大、体积密度和常温耐压强度减小，但其气孔的分形维数未有明显变化；2)当粉煤灰漂珠加入量为60%(w)时，试样综合性能较优，此时其体积密度约为(0.90±0.01)g·cm^-3,且在气孔率为(66.9±0.5)%时，仍具有约(12.37±0.69)MPa的常温耐压强度，在300、600及900℃下的热导率分别为0.201、0.232和0.262 W·m^-1·K^-1,因此在隔热耐火材料领域具有良好应用前景。     

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%。     

煤矸石-粉煤灰基发泡陶瓷的制备与性能研究

以北方某地区煤矸石、粉煤灰作为主要原料,以膨润土、废小苏打作为辅料,碳化硅微粉作为发泡剂,采用粉料堆积法制备了发泡陶瓷板材。对煤矸石、粉煤灰、发泡剂的加入量以及烧成制度进行了研究。结果表明:煤矸石、粉煤灰的加入量分别控制在35%和40%,膨润土5%,废小苏打2%,石英石18%,烧成温度1180℃保温30min可以制得性能优异的发泡陶瓷,其体积密度503 kg/m~3,抗压强度8.35 MPa,孔隙率65.3%,表观孔径0.5～1 mm。     

粉煤灰发泡陶瓷的制备及性能研究

面对日益匮乏的陶瓷原料,利用固体废弃物来制备发泡陶瓷已是当今趋势。以粉煤灰为主要原料,研究铬渣掺量、碎玻璃掺量和粉磨工艺对粉煤灰发泡陶瓷的影响。结果表明,掺入适量的铬渣可改善粉煤灰发泡陶瓷的性能,小掺量的碎玻璃对粉煤灰发泡陶瓷的性能影响较小。当原料配比为m(粉煤灰)∶m(铬渣)∶m(长石)∶m(碎玻璃)=60∶10∶20∶10时,采用湿法粉磨3 h,可以制得平均孔径为0.64 mm,体积密度为368.54 kg/m³,抗压强度为8.11 MPa的发泡陶瓷。     

锆莫来石对Al2O3-ZrO2-C材料性能的影响

以电熔白刚玉、锆莫来石、鳞片石墨、SiC粉和酚醛树酯为原料,通过改变锆莫来石的加入量和粒度制备了7种不同的A l2O3-ZrO2-C试样,主要研究了锆莫来石加入量和试样的粒度组成对A l2O3-ZrO2-C材料的体积密度、显气孔率、常温耐压强度、气孔孔径分布和透气度等性能的影响。结果表明:1)锆莫来石加入量对A l2O3-ZrO2-C材料的体积密度、显气孔率、耐压强度、气孔孔径分布和透气度都有一定的影响,但影响都不大;2)试样的粒度组成对A l2O3-ZrO2-C材料的体积密度和透气度的影响较大,但对显气孔率、常温耐压强度、气孔孔径分布的影响较小。     

粉煤灰制备高强发泡陶瓷的研究

实验利用山西某地区产量较多的粉煤灰及其陶瓷厂产量较大的抛光渣作为主要原料,辅以钾钠砂、滑石来助融,加入膨润土增加料浆黏度,以碳化硅微粉作为发泡剂,在固定的耐火匣钵采用粉料堆积法制备高强发泡陶瓷。本研究在前期大量且品种各异废料制备发泡陶瓷的基础上,主要针对性的对粉煤灰、发泡剂的加入量。结果表明:粉煤灰加入量控制在50%,抛光渣15%,钾钠砂27%,膨润土5%,滑石3%,碳化硅微粉0.3%,烧成制度1180℃保温50min,制得性能优异的高强发泡陶瓷,体积密度为433kg/m3,抗压强度7.65MPa,孔隙率71.5%,表观孔径0.5mm-1mm。     

焙烧炭砖孔结构和热导率与硅粉加入量的关系

以电煅无烟煤(5～3、3～1、≤1及≤0.088 mm,w(固定碳)=95.17%,w(挥发分)=0.37%,w(灰分)=4.14%)、鳞片石墨(≤0.147和≤0.074 mm,w(固定碳)=96.5%)、棕刚玉粉(≤0.074 mm,w(Al2O3>)=93.5%,w(TiO2)=2.3%)和硅粉(≤0.043 mm,w(Si)=96.37%)为原料,固定骨料与细粉的质量比为60∶40,细粉中硅粉和电煅无烟煤细粉总量固定为14%(质量分数),改变硅粉加入量(质量分数)分别为3%、5%、8%、10%、14%,以液态热塑性酚醛树脂为结合剂,乌洛托品作固化剂制成炭砖,于1 400℃3 h埋炭焙烧,借助于X射线衍射仪、压汞仪、激光导热仪、扫描电子显微镜和能谱分析仪等测试手段,研究了不同硅粉加入量的焙烧炭砖的孔结构及热导率.结果表明:因炭砖焙烧过程单质硅原位反应形成β-SiC、Si2N2O和石英等陶瓷相,填充、阻隔或封闭了气孔,故硅粉加入量控制着试样内部的气孔分布、平均孔径和孔径<1 μm气孔的孔容积率;受材料组成和孔结构变化影响,炭砖的热导率也发生相应变化;随硅粉加入量增加,试样中孔径分布范围由宽变窄,平均孔径逐渐减小,<1 μm孔的容积率增加,气孔呈微孔化趋势;当试样中硅粉加入量超过8%时,气孔的平均孔径<0.3 μm,<1 μm孔容积率超过70%,试样的热导率急剧下降.     

ZrB_2加入量对ASC铁沟浇注料性能的影响

为了获得具有更好抗氧化性能的ASC铁沟浇注料,以60%(w)的棕刚玉、24%(w)的SiC、7%(w)的SiC细粉+白刚玉粉+α-Al_2O_3微粉、3%(w)的Secar71和6%(w)的硅+硅灰制备了ASC铁沟浇注料,研究了ZrB_2外加量(加入质量分数分别为0、1%、2%、3%和4%)对浇注料性能的影响。结果表明:随着ZrB_2外加量的逐渐增加,试样经110℃烘干24h后的体积密度和显气孔率逐渐变大,强度逐渐减小;试样经1100℃保温3h和1500℃保温3h处理后的体积密度先减小后增大,显气孔率先增大后减小,强度逐渐增大,线变化率均为正值,且逐渐增大,抗氧化性能逐渐增强。从综合性能看,ZrB_2的最佳加入量为2%(w)。     

以硼砂为助熔剂使用含钛高炉渣制备发泡陶瓷

以紫色页岩、含钛高炉渣为原料,硼砂为助熔剂,碳化硅为发泡剂制备发泡陶瓷,通过对气孔率、闭孔率、孔径分布、表观密度、抗压强度、导热系数进行测量,研究了原料配比和硼砂添加量对发泡陶瓷气孔结构和物理性能的影响。结果显示:当原料中含钛高炉渣比例增加时,试样的平均孔径增加,气孔均匀性下降;硼砂的加入会使试样抗压强度降低,孔隙率增大,导热系数变小。当发泡陶瓷原料配比(质量分数)为高炉渣30%,页岩70%,添加4%的硼砂和0.2%的碳化硅时,制备出的发泡陶瓷的表观密度为0.374 g·cm^-3,导热系数为0.121 W·m^-1·K^-1,抗压强度为2.59 MPa,满足建筑外墙保温发泡陶瓷的要求。发泡陶瓷主要晶相为斜长石,同时伴有部分透辉石、石英和少量的铁板钛矿。     

粉煤灰-锂渣基发泡陶瓷的制备及性能研究

为制备低成本兼具高孔隙率与高压缩强度的发泡陶瓷,以粉煤灰、锂渣、长石、滑石和碳化硅为原料,经1 180、1 200、1 220、1 240℃分别保温10、20、40、60 min烧结制备发泡陶瓷试样。主要研究了锂渣的掺量(质量分数分别为0、10%、20%、30%)对试样物相组成、显微结构、孔隙率及压缩强度的影响。结果表明：1)随锂渣掺量的增加,发泡陶瓷的孔隙率增加,体积密度降低,压缩强度波动;2)锂渣中丰富的钙、硫成分,可发挥助熔剂和发泡剂作用,降低烧结温度,提高发泡陶瓷的孔隙率,改善气孔圆整度,提高压缩强度;3)当锂渣掺量为20%(w)时,经1 220℃保温20～40 min烧结所得发泡陶瓷的体积密度为0.32～0.40 g·cm^-3,孔隙率为84.4%～87.6%,压缩强度为1.51～2.35 MPa。     

Carbores P加入量对硅溶胶结合铁沟浇注料性能的影响

为了获得更加环保的Al2O3-Si C-C铁沟浇注料,在w(电熔棕刚玉颗粒)为60%、w(Si C颗粒和细粉)为21%、w(硅灰)为3%、w(α-Al2O3微粉)为3%、w(白刚玉微粉)为10.5%、w(Si粉)为2.5%的基础配方中,分别以质量分数为0、1%、2%、3%和4%的环保型含碳材料Carbores P等量替代白刚玉微粉,外加质量分数为7%的硅溶胶为结合剂,制成Al2O3-Si C-C浇注料,研究了Carbores P加入量对110℃干燥后及1 100和1 500℃烧后试样显气孔率、体积密度、烧后线变化率、常温耐压强度、常温抗折强度和高温抗折强度的影响。结果表明:随着Carbores P加入量的增加,干燥及烧后试样的显气孔率逐渐增大,干燥后试样的体积密度逐渐减小,1 100℃烧后试样的线膨胀率逐渐增大,干燥后试样的常温抗折强度和常温耐压强度以及1 100和1 500℃烧后试样的常温抗折强度变化均不大;1 100和1 500℃烧后试样的体积密度、1 500℃烧后试样的线膨胀率、1 100和1 500℃烧后试样的常温耐压强度、干燥后试样的高温抗折强度等均呈先增大后减小的变化趋势,均在Carbores P加入量为2%(w)时达到了最大。     

隔热材料的热导率与孔径分布的相关性研究

为了进一步研究不规则气孔的孔径分布对隔热材料热导率的影响,以板状刚玉粉、α-Al2O3微粉、ρ-Al2O3微粉和金属铝粉为主要原料,添加不同量(质量分数分别为0、5%、10%、15%、20%、25%和30%)的≤0.045 mm的锯末作为造孔剂,以PVA溶液为结合剂,经配料、混练、成型、干燥和1 550℃保温3 h烧成后,制备了氧化铝质隔热材料试样。检测了试样的体积密度、总气孔率、闭口气孔率和热导率,采用扫描电子显微镜(SEM)和金相图像分析系统(MIAPS)对烧后试样进行了表征,然后借助灰色关联理论分析了试样热导率与其孔径分布的相关性。结果表明:随着锯末添加量的增加,试样的气孔率和平均孔径逐渐增大,热导率逐渐减小;2、2~6和18μm的气孔对试样热导率有显著影响。     

锆英石加入量对莫来石-碳化硅浇注料性能的影响

采用烧结莫来石(5～3、3～1、≤0.088 mm)、碳化硅(3～1、1～0.5、≤0.5 mm)、锆英石细粉、SiO2微粉、Secar 71水泥和ρ-Al2O3细粉为主要原料,分别研究了锆英石加入量(w)为3%、6%、9%和12%时,对莫来石-碳化硅浇注料性能的影响。结果表明:1)随着锆英石加入量的增加,试样的线收缩率减小,体积密度变大,1 200℃热处理后强度稍有降低,1 500℃埋炭热处理后强度先增大后减小;2)加入锆英石并不能改善莫来石-碳化硅浇注料的抗热震性能;3)加入锆英石可以改善试样的耐磨性能,以质量分数6%为最好。     

锆英石对电熔镁橄榄石制品性能的影响

以电熔镁橄榄石(5～3、3～1、≤1、≤0.088 mm)和电熔镁砂细粉(≤0.075 mm)为主要原料,添加锆英石和二氧化硅微粉来制备电熔镁橄榄石制品。研究了锆英石加入量(w)分别为1%、2%、3%、4%时对电熔镁橄榄石制品常温物理性能、抗热震性和物相组成的影响。结果表明:1)随着锆英石含量的增加,1 550℃3 h热处理后试样的常温抗折强度和耐压强度呈现增加的趋势,致密度增加,显气孔率降低,试样烧后的线变化率呈现降低的趋势;2)随着锆英石含量的增加,m-ZrO2的最强衍射峰峰值越来越强,锆英石加入量为4%(w)时,m-ZrO2的衍射峰最明显;3)随着锆英石加入量的增加,试样的抗热震性先提高后降低,适宜的加入量(w)为1%～3%。     

加入陶瓷空心微珠对氧化铝空心球轻质浇注料性能的影响

为了降低氧化铝空心球轻质浇注料的体积密度并优化其综合性能,在氧化铝空心球轻质浇注料中引入陶瓷空心微珠替代部分高铝矾土粉,研究陶瓷空心微珠加入量(质量分数分别为0、2%、4%、6%和8%)对该浇注料的体积密度、常温强度、热导率、烧后线变化率的影响。结果表明,在氧化铝空心球轻质浇注料中引入陶瓷空心微珠替代部分高铝矾土粉,可以降低氧化铝空心球轻质浇注料的体积密度和热导率,但耐压强度和常温抗折强度也稍有降低。从综合性能来看,氧化铝空心球轻质浇注料中陶瓷空心微珠的最佳加入量为2%~4%(w)。     

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)。     

发泡法制备孔结构可控的镁质轻质料

利用发泡法在1 580℃保温3 h烧成制备镁质轻质料,并研究泡沫搅拌时间(5、10、15和20 min)、泡沫加入量(每千克料浆中分别加入300、500、700和900 m L)、镁砂粒度(平均粒度0. 3、3. 48、20. 16和40μm)对烧后试样体积密度、显气孔率和耐压强度的影响,并通过SEM分析了其显微结构。结果表明:当泡沫搅拌时间为15 min时,烧后试样的体积密度最小,常温耐压强度最大,显气孔率最大,气孔分布均匀,孔径为20～40μm;随着料浆中泡沫量的增加,烧后试样的体积密度和常温耐压强度减小,显气孔率增加,孔径增大且分布分散;随着镁砂粒度的减小,烧后试样的体积密度减小,常温耐压强度增大,显气孔率增加,孔径减小且分布均匀,气孔壁变薄。     

泡沫注凝法制备刚玉-莫来石多孔陶瓷

以T60板状刚玉粉(d50=10.74μm)、ZTP-200氧化铝微粉(d50=4.96μm)、RG4000煅烧氧化铝微粉(d50=1.46μm)和NS-30型硅溶胶为原料,采用泡沫注凝法制备了刚玉-莫来石多孔陶瓷,主要研究了粉料粒度级配(d50分别为1.46、4.96、10.74μm的三种氧化铝粉料的质量分数分别为44%、26%、30%,36%、28%、36%,30%、29%、41%,21%、29%、50%)和浆料中硅溶胶加入量(质量分数分别为0、2%、4%)对坯体的烧后收缩及烧后试样的致密度、常温耐压强度、热导率、相组成和显微结构的影响。结果表明:1)d50=10.74μm的粗颗粒加入量增加,试样的烧后线收缩率、致密度和常温耐压强度减小;2)硅溶胶加入量增加,试样的烧后线收缩率和体积密度减小,但由于SiO2与Al2O3反应生成莫来石,试样的常温耐压强度变化较复杂;3)泡沫注凝法制备的刚玉-莫来石复相多孔陶瓷具有球形孔结构,平均孔径约为140μm,其性能如下:烧后线收缩率9.29%,体积密度0.78 g·cm-3,显气孔率79.8%,常温耐压强度25.3 MPa,1 000℃(热面温度)下的热导率为0.481W·m-1·K-1。