刚玉—莫来石层状复合材料的设计与性能研究
发布时间：2024-02-24 01:32
刚玉-莫来石复合材料具有良好的化学稳定性、高温强度以及良好的热震稳定性,常被应用于炉衬、窑具等耐火材料。但目前国内刚玉-莫来石窑具产品仍存在热震稳定性差,使用寿命低等问题。由于层状叠层能通过层间协同效应有效提高陶瓷材料的断裂韧性,本论文以高纯刚玉、莫来石以及活性氧化铝微粉和硅微粉为原料,通过宏观结构叠层与界面特征调控,结合有限元模拟分析制备了刚玉-莫来石层状复合材料,并重点考察了宏观结构叠层与热震稳定性的关系。主要结果包括:(1)单层刚玉-莫来石复合材料的制备及性能研究。烧结温度(1350℃、1450℃、1550℃和1650℃)、基质含量(30%、40%、50%和60%)以及添加剂(AlF3·3H2O和Al(OH)3)对刚玉-莫来石复合材料性能均有较大影响。经1550℃煅烧3 h所得基质含量为40%的刚玉-莫来石复合材料的常温抗折强度和残余抗折强度保持率分别达到7.58 MPa和89.08%。而且,加入3%AlF3·3H2O和5%Al(OH)3复合添加剂可...
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 刚玉-莫来石概述
1.3 刚玉-莫来石复合材料的研究现状
1.3.1 原料及颗粒级配的影响
1.3.2 基质相与基质含量的影响
1.3.3 成型方式与成型压力的影响
1.3.4 烧成制度的影响
1.3.5 添加剂的影响
1.4 层状复合材料的研究现状
1.4.1 层状陶瓷材料的研究现状
1.4.2 层状耐火材料的研究现状
1.5 ANSYS有限元模拟分析在耐火材料中的应用
1.6 耐火材料热震稳定性的改善措施
1.7 选题意义、主要研究内容以及创新点
1.7.1 选题意义
1.7.2 主要研究内容
1.7.3 本文创新点
2 实验
2.1 实验原料
2.2 实验仪器
2.3 实验方案
2.3.1 烧成温度对刚玉-莫来石复合材料性能的影响
2.3.2 基质含量对刚玉-莫来石复合材料性能的影响
2.3.3 添加剂对刚玉-莫来石复合材料性能的影响
2.3.4 热膨胀差异对三层等厚刚玉-莫来石复合材料性能的影响
2.3.5 界面添加剂对七层等厚刚玉-莫来石复合材料性能的影响
2.3.6 氧化铝空心球含量对轻质刚玉-莫来石复合材料性能的影响
2.3.7 不同内层厚度的三层非等厚刚玉-莫来石复合材料的设计及有限元分析
2.3.8 内层厚度对三层轻质刚玉-莫来石复合材料性能的影响
2.4 试样制备
2.4.1 刚玉-莫来石复合材料的制备
2.4.2 刚玉-莫来石层状复合材料的制备
2.4.3 轻质刚玉-莫来石复合材料的制备
2.5 材料表征与测试
2.5.1 显气孔率和体积密度
2.5.2 常温抗折强度
2.5.3 载荷-位移曲线的测试
2.5.4 弹性模量
2.5.5 热导率
2.5.6 热膨胀系数
2.5.7 热震稳定性的评测
2.5.8 物相分析
2.5.9 显微结构分析
2.5.10 比热容
2.5.11 高温抗折强度
2.5.12 综合热分析
3 刚玉-莫来石复合材料的制备及性能研究
3.1 烧成温度对刚玉-莫来石复合材料性能的影响
3.1.1 烧成温度对刚玉-莫来石复合材料物相组成的影响
3.1.2 烧成温度对刚玉-莫来石复合材料显微结构的影响
3.1.3 烧成温度对刚玉-莫来石复合材料物理性能的影响
3.1.4 烧成温度对刚玉-莫来石复合材料热震稳定性的影响
3.2 基质含量对刚玉-莫来石复合材料性能的影响
3.2.1 基质含量对刚玉-莫来石复合材料线变化率的影响
3.2.2 基质含量对刚玉-莫来石复合材料物理性能的影响
3.2.3 40%基质含量的刚玉-莫来石复合材料的显微结构
3.2.4 基质含量对刚玉-莫来石复合材料热震稳定性的影响
3.3 添加剂对刚玉-莫来石复合材料性能的影响
3.3.1 添加剂对刚玉-莫来石复合材料线变化率的影响
3.3.2 添加剂对刚玉-莫来石复合材料物理性能的影响
3.3.3 添加剂对刚玉-莫来石试样物相组成的影响
3.3.4 添加剂对刚玉-莫来石试样显微结构的影响
3.3.5 添加剂对刚玉-莫来石试样烧结性能的影响
3.3.6 含不同添加剂试样的热化学分析
3.3.7 莫来石晶须形成的机理分析及其对热震稳定性的影响
3.4 本章小结
4 刚玉-莫来石层状复合材料的制备及性能研究
4.1 刚玉-莫来石层状复合材料制备及性能研究
4.1.1 三层刚玉-莫来石复合材料的线变化率
4.1.2 三层刚玉-莫来石复合材料的物理性能
4.1.3 三层刚玉-莫来石复合材料的显微结构
4.1.4 三层刚玉-莫来石复合材料的抗热震性能
4.1.5 三层刚玉-莫来石复合材料的残余应力分析
4.1.6 五层和七层刚玉-莫来石复合材料的烧结性能及残余应力分析
4.2 界面添加剂对七层刚玉-莫来石复合材料性能的影响
4.2.1 界面添加剂对七层刚玉-莫来石复合材料线变化率的影响
4.2.2 界面添加剂对七层刚玉-莫来石复合材料物理性能的影响
4.2.3 界面添加剂对七层刚玉-莫来石复合材料物相组成的影响
4.2.4 界面添加剂对七层刚玉-莫来石复合材料显微结构的影响
4.2.5 界面添加剂对七层刚玉-莫来石复合材料抗热震性的影响
4.3 本章小结
5 轻质刚玉-莫来石复合材料的制备及性能研究
5.1 氧化铝空心球含量对轻质刚玉-莫来石复合材料性能的影响
5.1.1 氧化铝空心球含量对刚玉-莫来石复合材料线变化率的影响
5.1.2 氧化铝空心球含量对刚玉-莫来石复合材料物理性能的影响
5.1.3 含5%和60%氧化铝空心球的刚玉-莫来石复合材料的显微结构
5.1.4 氧化铝空心球含量对刚玉-莫来石复合材料抗热震性的影响
5.2 刚玉-莫来石层状复合材料的设计与有限元模拟分析
5.2.1 刚玉-莫来石层状复合材料设计与有限元模拟分析
5.2.2 均一结构试样的热应力分析
5.2.3 三层等厚叠层结构试样的热应力分析
5.2.4 三层非等厚叠层结构设计与热应力分析
5.3 内层厚度对三层轻质刚玉-莫来石复合材料性能的影响
5.3.1 内层厚度对三层刚玉-莫来石复合材料线变化率的影响
5.3.2 内层厚度对三层刚玉-莫来石复合材料物理性能的影响
5.3.3 不同内层厚度的三层刚玉-莫来石复合材料的显微结构
5.3.4 内层厚度对三层刚玉-莫来石复合材料形变行为与断裂特征的影响
5.3.5 内层厚度对三层刚玉-莫来石复合材料抗热震性的影响
5.4 本章小结
6 结论
参考文献
附录A
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
致谢
本文编号：3908306
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 刚玉-莫来石概述
1.3 刚玉-莫来石复合材料的研究现状
1.3.1 原料及颗粒级配的影响
1.3.2 基质相与基质含量的影响
1.3.3 成型方式与成型压力的影响
1.3.4 烧成制度的影响
1.3.5 添加剂的影响
1.4 层状复合材料的研究现状
1.4.1 层状陶瓷材料的研究现状
1.4.2 层状耐火材料的研究现状
1.5 ANSYS有限元模拟分析在耐火材料中的应用
1.6 耐火材料热震稳定性的改善措施
1.7 选题意义、主要研究内容以及创新点
1.7.1 选题意义
1.7.2 主要研究内容
1.7.3 本文创新点
2 实验
2.1 实验原料
2.2 实验仪器
2.3 实验方案
2.3.1 烧成温度对刚玉-莫来石复合材料性能的影响
2.3.2 基质含量对刚玉-莫来石复合材料性能的影响
2.3.3 添加剂对刚玉-莫来石复合材料性能的影响
2.3.4 热膨胀差异对三层等厚刚玉-莫来石复合材料性能的影响
2.3.5 界面添加剂对七层等厚刚玉-莫来石复合材料性能的影响
2.3.6 氧化铝空心球含量对轻质刚玉-莫来石复合材料性能的影响
2.3.7 不同内层厚度的三层非等厚刚玉-莫来石复合材料的设计及有限元分析
2.3.8 内层厚度对三层轻质刚玉-莫来石复合材料性能的影响
2.4 试样制备
2.4.1 刚玉-莫来石复合材料的制备
2.4.2 刚玉-莫来石层状复合材料的制备
2.4.3 轻质刚玉-莫来石复合材料的制备
2.5 材料表征与测试
2.5.1 显气孔率和体积密度
2.5.2 常温抗折强度
2.5.3 载荷-位移曲线的测试
2.5.4 弹性模量
2.5.5 热导率
2.5.6 热膨胀系数
2.5.7 热震稳定性的评测
2.5.8 物相分析
2.5.9 显微结构分析
2.5.10 比热容
2.5.11 高温抗折强度
2.5.12 综合热分析
3 刚玉-莫来石复合材料的制备及性能研究
3.1 烧成温度对刚玉-莫来石复合材料性能的影响
3.1.1 烧成温度对刚玉-莫来石复合材料物相组成的影响
3.1.2 烧成温度对刚玉-莫来石复合材料显微结构的影响
3.1.3 烧成温度对刚玉-莫来石复合材料物理性能的影响
3.1.4 烧成温度对刚玉-莫来石复合材料热震稳定性的影响
3.2 基质含量对刚玉-莫来石复合材料性能的影响
3.2.1 基质含量对刚玉-莫来石复合材料线变化率的影响
3.2.2 基质含量对刚玉-莫来石复合材料物理性能的影响
3.2.3 40%基质含量的刚玉-莫来石复合材料的显微结构
3.2.4 基质含量对刚玉-莫来石复合材料热震稳定性的影响
3.3 添加剂对刚玉-莫来石复合材料性能的影响
3.3.1 添加剂对刚玉-莫来石复合材料线变化率的影响
3.3.2 添加剂对刚玉-莫来石复合材料物理性能的影响
3.3.3 添加剂对刚玉-莫来石试样物相组成的影响
3.3.4 添加剂对刚玉-莫来石试样显微结构的影响
3.3.5 添加剂对刚玉-莫来石试样烧结性能的影响
3.3.6 含不同添加剂试样的热化学分析
3.3.7 莫来石晶须形成的机理分析及其对热震稳定性的影响
3.4 本章小结
4 刚玉-莫来石层状复合材料的制备及性能研究
4.1 刚玉-莫来石层状复合材料制备及性能研究
4.1.1 三层刚玉-莫来石复合材料的线变化率
4.1.2 三层刚玉-莫来石复合材料的物理性能
4.1.3 三层刚玉-莫来石复合材料的显微结构
4.1.4 三层刚玉-莫来石复合材料的抗热震性能
4.1.5 三层刚玉-莫来石复合材料的残余应力分析
4.1.6 五层和七层刚玉-莫来石复合材料的烧结性能及残余应力分析
4.2 界面添加剂对七层刚玉-莫来石复合材料性能的影响
4.2.1 界面添加剂对七层刚玉-莫来石复合材料线变化率的影响
4.2.2 界面添加剂对七层刚玉-莫来石复合材料物理性能的影响
4.2.3 界面添加剂对七层刚玉-莫来石复合材料物相组成的影响
4.2.4 界面添加剂对七层刚玉-莫来石复合材料显微结构的影响
4.2.5 界面添加剂对七层刚玉-莫来石复合材料抗热震性的影响
4.3 本章小结
5 轻质刚玉-莫来石复合材料的制备及性能研究
5.1 氧化铝空心球含量对轻质刚玉-莫来石复合材料性能的影响
5.1.1 氧化铝空心球含量对刚玉-莫来石复合材料线变化率的影响
5.1.2 氧化铝空心球含量对刚玉-莫来石复合材料物理性能的影响
5.1.3 含5%和60%氧化铝空心球的刚玉-莫来石复合材料的显微结构
5.1.4 氧化铝空心球含量对刚玉-莫来石复合材料抗热震性的影响
5.2 刚玉-莫来石层状复合材料的设计与有限元模拟分析
5.2.1 刚玉-莫来石层状复合材料设计与有限元模拟分析
5.2.2 均一结构试样的热应力分析
5.2.3 三层等厚叠层结构试样的热应力分析
5.2.4 三层非等厚叠层结构设计与热应力分析
5.3 内层厚度对三层轻质刚玉-莫来石复合材料性能的影响
5.3.1 内层厚度对三层刚玉-莫来石复合材料线变化率的影响
5.3.2 内层厚度对三层刚玉-莫来石复合材料物理性能的影响
5.3.3 不同内层厚度的三层刚玉-莫来石复合材料的显微结构
5.3.4 内层厚度对三层刚玉-莫来石复合材料形变行为与断裂特征的影响
5.3.5 内层厚度对三层刚玉-莫来石复合材料抗热震性的影响
5.4 本章小结
6 结论
参考文献
附录A
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
致谢
本文编号：3908306
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3908306.html
