铁尾矿及其反应烧结多孔陶瓷的制备与性能研究

为拓展铁尾矿的资源化利用途径,本研究分别以细颗粒高硅铁尾矿、铁尾矿+石墨粉以及铁尾矿+石墨粉+碳化硅粉为原料,采用泡沫注凝成形-常压烧结、泡沫注凝成形-反应烧结和模压成形-反应烧结工艺制备了铁尾矿多孔陶瓷和三种以碳化硅为主晶相的多孔陶瓷。通过DSC-TG和XRD分析,研究了铁尾矿自身的烧结过程以及铁尾矿与石墨之间的碳热还原反应烧结过程,对比分析了四种多孔陶瓷材料的孔隙率、压缩强度、热导率等性能。结果表明,以铁尾矿为原料可制备具有较高孔隙率(87.2%)、压缩强度(1.37 MPa)和低热导率(0.036 W/(m·K))的铁尾矿多孔陶瓷,它是一种高效保温隔热材料;利用铁尾矿与石墨之间的碳热还原反应可获得碳化硅多孔陶瓷,其热导率显著提高,但强度偏低;而在原料中加入部分碳化硅,可以明显改善多孔陶瓷的压缩强度,获得具有高孔隙率(91.6%)、较高压缩强度(1.19MPa)和热导率(0.31W/(m·K))的碳化硅多孔陶瓷,它可作为轻质导热材料或复合相变材料的载体使用;与泡沫注凝成形工艺相比,采用模压成形工艺制备的碳化硅多孔陶瓷虽然孔隙率有所降低(79.3%),但热导率得到显著提升(1.15 ...     

高温真空多层隔热材料制备及其热物性研究

研制成功一种用于高温目的的真空高效隔热材料(以下简称高温多层隔热材料),该材料由铝箔或镍箔与石英纤维席复合而成。测量了该材料从室温到1000℃的有效导热系数,研究了铝箔和镍箔表面发射率、层密度和真空度对多层隔热材料有效导热系数的影响。结果表明该材料有效导热系数低于一般隔热材料约1～2个数量级。     

碳酸盐基常固态复合相变材料的制备与性能研究

采用混合烧制工艺制备碳酸基常固态复合相变材料,研究碳酸盐和纳米吸附剂的配比对复合相变材料循环致密度的影响,确定最佳配比为6∶1.6(质量比)。热循环实验表明,不同配比的复合相变材料在循环5次后的质量趋于稳定。研究石墨与碳化硅导热材料对复合相变材料导热系数的影响,发现石墨虽能够大幅提升复合材料的导热系数,但其在高温循环过程中的氧化问题难以控制;而碳化硅与之相反,虽导热率略低,但能保证体系长期的使用稳定性。     

导热相复合陶瓷微波烧结传热模式数值分析

根据微波加热的特点,采用二维稳态导热数值分析法,建立了导热相复合陶瓷微波烧结的传热模式. 研究了导热相的浓度、导热相弥散分布状况、基质类型以及保温方式对复合陶瓷内部二维稳态温度场分布的影响,并设计了导热相SiC晶须复合TZP陶瓷的微波烧结致密化实验,对建立的复合陶瓷的微波烧结传热模式进行了验证. 结果表明：导热相复合陶瓷设计时宜选取具有高导热系数的基体,保持导热相有较高的浓度,使导热相均匀分布于基体中,且微波烧结传热宜采用合适的保温设施.     

EPS/PF复合保温材料的制备与性能研究

以可发性聚苯乙烯(EPS)和酚醛树脂(PF)为原料,添加适量的助剂,采用热压成型工艺制备EPS/PF复合保温材料,探讨了酚醛树脂用量、压缩比、固化温度等对复合材料表观密度、导热系数、抗压强度以及阻燃性能的影响。实验表明:制备EPS/PF复合保温材料优化条件为酚醛树脂用量为60%,压缩比为2.0,固化温度为95~105℃,阻燃剂用量为30%时制得的复合材料的表观密度为35kg/m3,导热系数为0.035W/(m·K),抗压强度为0.22MPa。     

膨胀石墨定形复合相变材料热性能可视化研究

膨胀石墨(EG)作为吸附材料不仅可以防止石蜡(PA)泄漏，还可以提高复合相变材料的导热系数。采用熔融混合法制备了EG含量不同的3种石蜡/膨胀石墨(PA/EG)定形复合相变材料，并对复合相变材料的潜热、热导率、热稳定性和热分解特性进行研究；搭建了可视化控温系统，在恒热流密度下采用红外热成像仪对复合相变材料传热特性进行可视化研究。研究结果表明：EG含量为30%(wt,质量分数，下同)时，复合相变材料导热系数为5.21W/(m·K),与PA相比提高约20倍；随着EG含量的增加，复合相变材料的相变焓逐渐降低，当EG含量为30%时，循环100次后复合相变材料的相变焓为183.6J/g;从熔融过程的温度可视化结果可得，复合相变材料中的EG虽然削弱了自然对流的影响，但是由于其导热系数远高于PA,所以复合相变材料温度变化较为明显。     

膨胀蛭石/石膏复合保温材料的制备与表征

分别以微波法和微波化学法制备的膨胀蛭石为骨料, 采用模压成型工艺制备了膨胀蛭石/石膏复合保温材料, 研究了膨胀蛭石的片径、膨胀方法和熟石膏/膨胀蛭石的质量比(膏石比)与膨胀蛭石/石膏复合保温材料的含水率、导热系数和抗压强度的关系。结果表明: 膨胀蛭石/石膏保温材料的导热系数和抗压强度随膨胀蛭石的片径的增大而减小, 与膏石比呈二次函数关系, 并随膏石比的增大而增大; 在相同的实验条件下, 采用微波化学法制备的膨胀蛭石制作的保温材料(导热系数为0.082 W(m·K)-1)与以微波法制备的膨胀蛭石制作的保温材料(导热系数为0.097 W(m·K)-1)相比, 具有更好的保温性能。制备的复合保温材料可以用作隔热、吸声和湿度调节材料。      

石墨泡沫/共晶盐复合相变材料的制备及其热物性

为强化二元硝酸共晶盐(NaNO3/KNO3)的导热性能,在共晶盐中添加石墨泡沫制出石墨泡沫/共晶盐复合相变材料;对共晶盐和复合相变材料的相变特性进行差示热分析;对石墨泡沫的导热系数和复合相变材料的有效导热系数进行测定,并用拉曼光谱对复合相变材料进行稳定性分析。结果表明,石墨基复合材料可以用熔融浸渗法制备,且制备样品的稳定性能良好。复合相变材料的相变温度(221.3°C)与共晶盐(222.4°C)相似,其相变潜热与基于复合材料中共晶盐含量的潜热值相近(下降3.74%)。受石墨骨架高热导率的影响,复合相变材料的导热能力明显提高,与纯共晶盐比增加了102倍。     

高掺量钼尾矿制备超轻水泥基泡沫保温板试验研究

钼尾矿为我国战略新兴资源钼矿业产生的固体废渣,亟需开发和利用.通过机械活化和化学活化对钼尾矿进行处理,加入一定量的硅酸盐水泥制备了钼尾矿粉水泥.利用化学发泡工艺制备了50％钼尾矿粉水泥基保温板,按照国家相关标准测试了保温板的表观密度、导热系数、抗压强度等性能参数,优化了高掺量钼尾矿水泥基保温板的工艺参数.研究结果表明:复合掺加2％的发泡聚苯乙烯(EPS)颗粒和8％的过氧化氢(30％溶液)可以获得表观密度为180 kg/m3、抗压强度为0.28 MPa、导热系数为0.050 W/(m·℃)的水泥基泡沫保温板,基本达到了JC/T2200-2013要求,为高附加值利用钼尾矿提供了一条可行的技术途径.     

石墨/陶瓷复合导电材料的制备及性能

为了研究片状石墨的掺杂量和取向排列对石墨/陶瓷复合材料结构和性能的影响,以长石、透辉石、石英等作为陶瓷基体并掺杂石墨,经湿混、干燥、干压成型、快速烧结等工艺制备了石墨/陶瓷复合导电材料。用精密伏安表精确测定了材料垂直和平行于成型压力方向的电阻,用XRD、SEM分析了试样的物相组成和断面形貌。实验结果表明：在烧结过程中石墨与陶瓷基体不发生化学反应,未发现有新相生成;片状石墨在复合材料中具有定向排列的特征,即片状石墨的c轴平行于成型压力方向;石墨/陶瓷复合导电材料的电阻率具有明显的各向异性;随着石墨掺量的增加,复合导电材料的电阻率随石墨掺量的增加而急剧减小;但是,当石墨掺量超过15 wt%时,复合材料电阻率的变化趋于平缓。     

高温隔热用微纳陶瓷纤维研究进展

陶瓷纤维具有密度低、强度高、耐高温、抗氧化和耐机械震动性能好等优点,是空天飞行器、核能发电和化工冶金等热防护领域所需的关键高温隔热材料.传统陶瓷纤维直径粗(?>5μm)、脆性大、热导率高,在实际隔热领域应用中受到了极大限制.减小纤维直径,制备微纳陶瓷纤维,不仅有利于提高纤维力学性能,还有望改善其高温隔热性能,近年来引起...     

C/C密度梯度材料的热学及力学性能研究

C/C密度梯度材料的研究在国内尚属于空白,本文作者研究了C/C复合材料的导热系数与密度间的关系,并对比密度均匀材料与密度梯度材料的导热系数和力学性能,从理论上探索C/C密度梯度材料的应用前景。为进一步开发C/C密度梯度材料提供了理论依据。     

高强隔热刚玉-镁铝尖晶石-莫来石多孔陶瓷材料的制备

以氧化铝、石英粉和电熔镁砂为主要原料,以纸浆废液为结合剂,通过原位反应烧结制备复相高强隔热陶瓷,研究MgO添加量对所制备多孔陶瓷的显气孔率、抗折强度、耐压强度和抗热震性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电子万能试验机对材料的物相组成、显微结构和力学性能进行表征,并对多孔陶瓷的显气孔率和抗热震性能进行测试。结果表明:5%(质量分数)电熔镁砂与氧化铝、石英粉在1450℃下原位反应烧结3h可制备得到刚玉-镁铝尖晶石-莫来石多孔复相陶瓷,耐压强度达270.25MPa,抗折强度超过45MPa,同时显气孔率达26.46%,常温导热系数为1.469W·m^-1·K^-1,隔热性能良好,且3次热震后的残余抗折强度保持率超过27%,是极具应用前景的工业窑炉内衬材料。其中MgO含量变化会直接影响该多孔陶瓷三相组成、相形态、气孔孔径及分布,使得多孔陶瓷抗折强度、耐压强度和抗热震性能呈现非单调变化的规律。     

低密度碳空心微球的制备及酚醛树脂空心微球复合材料的性能

以BJO-0930酚醛树脂空心微球为原料,通过酸洗、预氧化、碳化三步工艺,成功制备球形度好、强度高的碳空心微球,并与热固性酚醛树脂复合,热压成型得到轻质酚醛树脂/空心微球复合材料。系统考察了碳化温度、循环酸洗、预氧化等对碳空心微球强度的影响。复合材料的力学性能和隔热性能分别通过压缩性能以及热导率测试进行表征。结果表明:直接碳化得到的碳空心微球破球率高、强度低;通过循环酸洗可以有效去除树脂球的灰分,破球率由28.07%降低至18.03%;进一步预氧化处理可以显著提高碳空心微球的强度,其破球率和等静压破球率分别为10.03%和17.34%;制备得到的酚醛树脂/碳空心微球复合材料具有优异的隔热性能和力学性能,热导率降低至0.115 W·m~(-1)·K~(-1),压缩强度为46.02MPa。     

纤维增强发泡保温复合材料的制备与性能

为了增强玻化微珠/水泥发泡保温复合材料的力学性能和保温性能,通过掺加改性物理泡沫降低发泡保温复合材料的密度和导热系数,采用改性纤维对发泡保温复合材料进行增强。研究了纤维增强发泡保温复合材料的力学性能和耐水性能,并利用扫描电镜对试样内部微观形貌进行观察,探讨了改性泡沫和改性纤维对发泡保温复合材料的增强机制。结果表明,掺加泡沫明显降低了发泡保温复合材料的密度和导热系数,当泡沫掺量为1.05 mL/g时,试样密度和导热系数分别为186 kg/m³和0.056 W/（m·K）。泡沫改性可有效改善发泡保温复合材料的强度和软化系数,掺加改性泡沫试样的抗折强度、抗压强度和软化系数较掺加乳胶粉试样的分别提高了21.05%、21.43%和13.56%。改性纤维可显著提高发泡保温复合材料的强度和软化系数,掺加改性纤维试样的抗折强度、抗压强度和软化系数较掺加未改性纤维试样的分别提高了25.93%、13.51%和8.33%。     

低温共烧氧化铝/玻璃复合基板材料的研究

以低软化点的钙硼硅酸盐玻璃和氧化铝粉末为原料,制备了氧化铝/玻璃低温共烧复合基板材料。所需的玻璃粉体采用溶胶-凝胶法制备。研究了烧结温度和氧化铝含量对复合材料的烧结特性、介电性能以及力学性能的影响。结果表明,当氧化铝质量分数为50%,复合材料经950℃、保温2 h烧结后,其εr=5.92,tanδ=5.7×10-4,ρ=1012Ω.cm,抗弯强度σ=167.82 MPa,热膨胀系数α=4.86×10-6/℃,可望作为低温共烧多层陶瓷基板材料应用。     

Influence of cenospheres on properties of magnesium oxychloride cement-based composites

In this study, influence of cenospheres on density, compressive strength, water resistance property and thermal conductivity of magnesium oxychloride cement (MOC)-based composites was systematically investigated, which could provide useful information for the further development of light-weight thermal insulation MOC-based composites. Addition levels of the cenospheres in this study are 0, 5, 15 and 25 %, by weight of magnesia powder. It shows that although compressive strengths of the MOC-based composites are clearly reduced by the incorporation of the cenospheres, they are still maintained at high strength levels above 60 MPa at 28 days. In addition, the use of the cenospheres causes obvious reductions on both composite density and thermal conductivity, demonstrating favorable effects for the further development of light-weight thermal insulation MOC-based composites. However, water resistance property of the MOC-based composites is deteriorated by incorporation of the cenospheres, especially at high addition levels. It suggests that when the cenospheres are used for making light-weight thermal insulation MOC-based composites, their influence on this property should be highly considered.     

加热条件对炭泡沫材料孔结构和性能的影响

以AR沥青为原料,利用高压釜在不同恒温条件下制备了炭泡沫,并测定了其孔结构、体积密度、显气孔率、压缩强度、常温热导率以及微晶参数.结果表明:相对于短恒温时间,长恒温时间制得的炭泡沫孔径大(412nm)、显气孔率高(83.82%)、体积密度小(0.34g/cm~3)、压缩强度高(4.92MPa),多孔连通结构更丰富.经过石墨化处理后,石墨泡沫呈现出较高的常温热导率(71.34W/(m·K))和较小的层片间距d_(002)(0.33556nm).石墨泡沫的常温比导热率能达到210(W·(m·K)~(-1)) /(g·cm~(-3)),是铜的5倍,铝的4倍.     

Low thermal conductivity and high porosity ZrC and HfC ceramics prepared by in-situ reduction reaction/partial sintering method for ultrahigh temperature applications

Porous ultra-high temperature ceramics(UHTCs) are potential candidates as high-temperature thermal insulation materials. However, high thermal conductivity is the main obstacle to the application of porous UHTCs. In order to address this problem, herein, a new method combining in-situ reaction and partial sintering has been developed for preparing porous Zr C and Hf C with low conductivity. In this process, porous Zr C and Hf C are directly obtained from ZrO_2/C and HfO_2/C green bodies without adding any pore-forming agents. The release of reaction gas can not only increase the porosity but also block the shrinkage. The asprepared porous Zr C and Hf C exhibit homogeneous porous microstructure with grain sizes in the range of 300–600 nm and 200–500 nm, high porosity of 68.74% and 77.82%, low room temperature thermal conductivity of 1.12 and 1.01 W·m~(-1) K~(-1), and compressive strength of 8.28 and 5.51 MPa, respectively.These features render porous Zr C and Hf C promising as light-weight thermal insulation materials for ultrahigh temperature applications. Furthermore, the feasibility of this method has been demonstrated and porous Nb C, Ta C as well as Ti C have been prepared by this method.     

蓄能空调冷、热槽体保温方案优化及经济性分析

根据冷、热蓄能槽体的特点:工作温度、外形、槽体材料、内外保温和现有保温工艺,再结合保温材料的特性:工作温度、导热系数和抗压强度,比较分析了目前槽体保温工艺及材料选型,探讨了实用性与经济性相结合的保温方案,并进行技术和经济分析。