太阳能热发电用堇青石-莫来石复相陶瓷的制备及抗热震性

以合成莫来石和合成堇青石为原料,采用常压烧结制备了太阳能热发电用堇青石-莫来石复相陶瓷。研究了质量比、烧结温度等对样品的吸水率、气孔率、体积密度、抗折强度及抗热震性等的影响。结果发现,最优配方是1 440℃烧结的A3样品,堇青石和莫来石质量比为7∶3,气孔率为0.30%,吸水率为0.12%,体积密度为2.487g/cm3,抗折强度达68.49MPa,抗热震循环(室温～1 100℃)30次无裂纹。通过XRD和SEM分析发现样品由低温堇青石、高温堇青石和莫来石组成。该复相陶瓷可作为潜在的太阳能输热管道材料。     

用于中温除尘的废瓷基多孔陶瓷的研究

以卫生洁具废瓷为骨料,对骨料进行颗粒级配,添加山西高岭土、鄂尔多斯滑石、工业氧化铝、江西红都堇青石熟料等添加剂,以木炭、石墨和煤粉为造孔剂,制备了用于中温除尘的废瓷基多孔陶瓷。探讨了影响样品气孔率、吸水率、体积密度和抗折强度的因素,并通过XRD、SEM等测试技术研究了样品的相组成、显微结构和气孔孔径分布。结果表明:1 040℃下烧成的D3样品的综合性能最佳,气孔率为43.69%,抗折强度为24.98 MPa,体积密度为1.46g/cm3。经SEM、XRD分析表明,样品的气孔孔径分布为4~30μm,且气孔分布比较均匀,样品的相组成为堇青石、莫来石、α-石英。     

原位合成堇青石结合刚玉-莫来石高温除尘多孔陶瓷的研究

以煅烧铝矾土为骨料,以星子高岭土、桂广滑石、工业氧化铝原位合成堇青石为结合剂,采用颗粒堆积成孔法制备了堇青石-刚玉-莫来石多孔陶瓷支撑体,采用阿基米德原理静力称重法、XRD、SEM等现代测试技术测试了样品的性能,研究了样品的物相组成及显微结构。探讨了煅烧铝矾土颗粒级配、烧成温度和陶瓷结合剂含量对样品的气孔率、抗折强度及显微结构的影响。结果表明:D1(结合剂质量含量50%,粗骨料质量含量30%)样品的综合性能较佳,经1 300℃烧成的样品的气孔率为25.99%,抗折强度达27.58 MPa,样品相组成为堇青石、莫来石和刚玉,显微结构呈多孔状,气孔分布均匀,气孔连通。多孔陶瓷支撑体的颗粒级配应选为w(粗颗粒)∶w(中颗粒)∶w(细颗粒)=30∶50∶20左右,粗颗粒含量不宜过高。     

利用石墨尾矿研制太阳能中温储热陶瓷及抗热震性

以石墨尾矿为主要原料,研制了太阳能热发电用中温储热陶瓷。研究了储热陶瓷样品组成和烧成温度对样品吸水率、气孔率、体积密度、抗折强度及抗热震性能的影响。研究表明,经1 100℃烧成的A3样品(石墨砂尾矿70%、页岩10%、高岭土5%、钾长石10%、钠长石5%)综合性能最优,吸水率、气孔率、体积密度、抗折强度分别为0.07%、0.17%、2.48g/cm~3,80.06 MPa。相组成为板块状中长石、颗粒状的石英和赤铁矿。室温~600℃热震循环30次无裂纹,热震后强度为76.70 MPa,样品抗热震性好。样品抗热震机理研究表明,中长石、石英、玻璃相热膨胀系数不匹配产生的微裂纹增韧效应,有利于提高样品的抗热震性。     

利用煤泥制备蓄热陶瓷及抗热震性能

以煤泥为主要原料,利用无压烧结工艺,制备了用于太阳能热利用的蓄热陶瓷。研究了烧成温度对样品吸水率、气孔率、体积密度、抗折强度和抗热震性能的影响。结果表明:经1 260℃烧成的A4、A5配方样品的抗折强度分别为68.65 MPa和68.89 MPa,吸水率为0.22%和0.23%,体积密度为2.316g/cm3和2.319g/cm3,抗热震循环(500℃~室温,空气中冷却)30次无裂纹。XRD和SEM分析表明,样品的主晶相为针棒状、短柱状的莫来石和颗粒状的石英。样品的抗热震性机理研究表明,莫来石、石英、玻璃相热膨胀系数不匹配以及低膨胀系数的锂瓷石的加入,皆有利于提高样品的抗热震性能。     

太阳能热发电Al2O3-ZrO2复相储热陶瓷的制备及其抗热震性

以α-Al2O3、部分稳定氧化锆(PSZ)(Y2O35.2%)、红柱石、堇青石、滑石为原料,制备了太阳能储热用Al2O3-ZrO2复相储热陶瓷,采用XRD、SEM等测试技术对样品的性能及结构进行了研究,探讨了PSZ、堇青石和红柱石对储热陶瓷样品抗热震性能的影响。结果表明,添加堇青石、PSZ和红柱石均可提高样品的抗热震性能,且三者共掺时的抗热震性能最优。经1 340℃烧成的复相储热陶瓷样品(样品B4)抗折强度达60.83MPa、热震(室温～800℃,气冷)30次不开裂,且热震后抗折强度增长了13.15%。相组成分析表明,B4样品热震前后晶相组成均为刚玉、四方氧化锆、红柱石、莫来石、堇青石。SEM研究结果表明,样品热震前后均较致密,少量连通气孔,气孔尺寸为1～80μm,晶粒尺寸为1～5μm,晶粒生长发育良好,被少量玻璃相包裹,晶粒间呈晶间型紧密连接,赋予了样品较高的强度和抗热震性。     

用于液体吸附的多孔陶瓷的研究

以新疆库尔勒红柱石为主要原料,添加桂广滑石、星子高岭土等添加剂,并以煤粉为造孔剂,采用造孔剂法制备了用于液体吸附的红柱石基多孔陶瓷。测试了样品的气孔率、吸水率、体积密度及抗折强度,并使用XRD、SEM等测试技术研究了样品的物相组成、显微结构以及孔径分布。探讨了不同烧成温度以及不同造孔剂添加量对样品气孔率、孔径分布和吸附效率的影响。结果表明,1 280℃下烧成的B3样品的综合性能最佳,气孔率为54.28%,抗折强度达到24.47 MPa,体积密度为1.30g/cm3。SEM和XRD分析表明,样品气孔孔径为13.92μm,样品晶相组成为莫来石、堇青石、红柱石,其气孔分布较为均匀。另外,液体粘度越低,多孔陶瓷的吸附速率越快,且吸附量越大。     

用于高温烟尘过滤的红柱石基多孔陶瓷的研究

以新疆库尔勒红柱石为主要原料,添加桂广滑石、星子高岭土等添加剂,以石墨、700目SiC为造孔剂,采用颗粒堆积法制备了高温烟尘过滤用红柱石基多孔陶瓷。测试了样品的吸水率、气孔率、体积密度及抗折强度,采用XRD、SEM等现代测试技术研究了样品的物相组成及微观结构。探讨了不同红柱石颗粒级配对样品气孔率、抗折强度及微观结构的影响。结果表明:X3样品(当红柱石颗粒级配比为48目∶120目=42∶28)的综合性能最佳,经1 280℃烧成的样品的气孔率达到最大值40.28%,抗折强度达到39.34 MPa;SEM和XRD分析表明,样品气孔孔径7.5~27.5μm,样品晶相组成为堇青石、莫来石、红柱石。     

均一大孔径刚玉-莫来石多孔陶瓷的制备与研究

为了获得抗热震性好的工业窑炉用高温隔热材料,研究以山铝α-Al_2O_3、石英、苏州土为主要原料,聚苯乙烯球为成孔剂,制备了具有均一球形大孔径的刚玉-莫来石多孔陶瓷。测试了样品的气孔率、吸水率、体积密度及抗压强度,采用XRD、体视显微镜、SEM等测试方法研究了样品的相组成、显微结构。结果表明,所有样品经1 400℃烧成后吸水率、气孔率达到最低值,抗压强度达到最大值,配方中含氧化铝最多的样品抗压强度最大达17 MPa。从体视显微镜观测可知,样品中球形大气孔均匀地独立分布,孔径为0.7～1.3 mm。XRD和SEM分析表明,只有配方中石英含量少于20%的样品经1 500℃烧成后,其主晶相为刚玉、莫来石。晶粒分布均匀且粒径大小一致的样品,刚玉、莫来石含量越高其抗热震性能越好。     

河南方城钾长石在炻质陶瓷薄板外墙砖中的应用研究

为了探讨河南方城钾长石在炻质陶瓷薄板中应用的可行性,研究了河南方城钾长石的工艺性能,采用钾长石、滑石、高岭土、煅烧铝矾土等为原料,设计并制备了适用于建筑外墙装饰用的炻质薄板砖,并研究了钾长石添加量对陶瓷薄板组成、结构及性能的影响。结果表明,添加钾长石34.26%经1 070℃烧成的样品性能最佳,抗折强度达111.15MPa,吸水率为4.70%、气孔率10.77%、体积密度2.29g/cm3、烧成收缩5.49%,相关性能达到了GB/T 23266—2009,样品的相组成为石英、顽火辉石以及莫来石。方城钾长石达到了特级品标准,可用于制备陶瓷薄板。方城钾长石高温液相粘度较高,在烧成温度范围内可减少样品烧成过程中的形变,但烧成温度较低使液相无法充分填充气孔,烧成温度较高又不利于内部气孔排除,导致坯体致密度和强度降低。