紅外輻射材料作為提升多孔節(jié)能陶瓷產(chǎn)業(yè)的核心競爭力,將促進工業(yè)窯爐、鍋爐、燃氣爐頭等的節(jié)能減排,對工業(yè)能源高效化利用和環(huán)保生產(chǎn)上具有深遠的意義。本文采用固相合成和微波合成兩種方式制備紅外輻射基料,探究原料配方、工藝參數(shù)、不同過渡族金屬摻雜等對基料紅外輻射性能影響。選擇高紅外發(fā)射率基料,并添加適量粘接劑、消泡劑、防沉劑在堇青石基片上制備高抗熱震性能紅外輻射涂層。對涂層的物相、表面形貌、附著力及紅外輻射性能等進行詳細研究。固相合成CuMn₂O₄尖晶石紅外輻射基料。采用化學純CuO 30wt%和MnO₂ 70wt%為原料在馬沸爐中升溫至1050℃,保溫2h,在空氣中冷卻制備出CuMn₂O₄尖晶石基料,其紅外發(fā)射率為0.92。固相和微波合成合成紅外輻射基料。微波合成紅外輻射基料的情況復雜,采用COMSOL Multiphysics仿真軟件分析并實驗發(fā)現(xiàn)以6 KW功率使用分時分段開關(guān)微波源方式合成紅外基料性能最好。對比微波和固相兩種合成方式,結(jié)果表明使用微波合成出的基料中尖晶石含量高且顆粒... 

【文章來源】：西南科技大學四川省

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 紅外輻射材料研究背景
    1.2 國內(nèi)外紅外節(jié)能涂層研究現(xiàn)狀
        1.2.1 過渡金屬氧化物紅外輻射材料
        1.2.2 堇青石系紅外輻射材料
    1.3 紅外材料的應(yīng)用
        1.3.1 紅外加熱與干燥
        1.3.2 紅外保健和醫(yī)療
        1.3.3 紅外散熱應(yīng)用
        1.3.4 環(huán)保建材涂層
    1.4 紅外輻射理論
        1.4.1 基爾霍夫定律
        1.4.2 普朗克定律
        1.4.3 維恩位移定律
    1.5 本課題研究目的和意義及主要研究內(nèi)容
        1.5.1 研究目的和意義
        1.5.2 研究內(nèi)容
        1.5.3 技術(shù)路線
        1.5.4 創(chuàng)新點
2 實驗材料及方法
    2.1 材料組成體系設(shè)計
    2.2 紅外涂料的制備
        2.2.1 實驗原料
        2.2.2 實驗儀器和設(shè)備
        2.2.3 實驗工藝流程
    2.3 實驗測試及表征方法
        2.3.1 XRD物相分析
        2.3.2 SEM形貌分析
        2.3.3 傅里葉紅外(FT-IR)
        2.3.4 熱分析
        2.3.5 紅外發(fā)射率
        2.3.6 抗熱震性能測試
        2.3.7 附著力測試
        2.3.8 紅外成像
3 高紅外輻射基料的制備
    3.1 固相合成CuMn_2O_4 尖晶石紅外輻射基料
        3.1.1 CuMn_2O_4 尖晶紅外輻射特性
        3.1.2 X射線衍射分析(XRD)
        3.1.3 掃描電子顯微鏡分析(SEM)
        3.1.4 傅里葉紅外光譜分析(IR)
        3.1.5 CuMn_2O_4 尖晶石紅外發(fā)射率分析
            3.1.5.1 不同CuO含量對紅外發(fā)射率的影響
            3.1.5.2 不同合成溫度對紅外發(fā)射率的影響
            3.1.5.3 不同冷卻方式對紅外發(fā)射率的影響
    3.2 固相合成與微波合成對基料的影響
        3.2.1 微波合成原理
        3.2.2 微波合成有限元仿真
            3.2.2.2 燒成制度分析
            3.2.2.3 微波電磁場分布分析
            3.2.2.4 溫度均一分布分析
        3.2.3 固相合成與微波合成差異影響
            3.2.3.1 不同合成方式對材料的物相影響
            3.2.3.2 不同合成方式對材料微光形貌影響
            3.2.3.3 不同合成方式合成的材料紅外光譜分析
            3.2.3.4 不同合成方式對材料紅外性能影響
    3.3 過渡族金屬摻雜對紅外輻射性能影響
        3.3.1 摻雜Co對紅外輻射特性影響
            3.3.1.1 X衍射分析(XRD)
            3.3.1.2 掃描電子顯微鏡分析(SEM)
            3.3.1.3 傅里葉紅外光譜(IR)
            3.3.1.4 紅外發(fā)射率分析
        3.3.2 摻雜Cr對紅外輻射特性影響
            3.3.2.1 X衍射分析(XRD)
            3.3.2.2 掃描電子顯微鏡分析(SEM)
            3.3.2.3 傅里葉紅外光譜(IR)
            3.3.2.4 紅外發(fā)射率分析
        3.3.3 摻雜Ni對紅外輻射特性影響
            3.3.3.1 X衍射分析(XRD)
            3.3.3.2 掃描電子顯微鏡分析(SEM)
            3.3.3.3 傅里葉紅外光譜(IR)
            3.3.3.4 紅外發(fā)射率分析
    3.4 本章小結(jié)
4 高紅外發(fā)射率涂層性能研究及應(yīng)用
    4.1 紅外輻射涂層的制備
        4.1.1 金屬片或陶瓷片的處理
        4.1.2 添加劑的選擇
        4.1.3 紅外輻射基料的處理
        4.1.4 涂層的優(yōu)化
    4.2 紅外輻射涂層結(jié)構(gòu)與性能分析
        4.2.1 紅外輻射涂層附著力測試
        4.2.2 紅外輻射涂層物相分析
        4.2.3 紅外輻射涂層微觀形貌SEM
        4.2.4 紅外輻射涂層高溫紅外成像及紅外性能
    4.3 紅外輻射涂料應(yīng)用研究
        4.3.1 基于STM32 的溫度控制設(shè)計
        4.3.2 總體設(shè)計方案
        4.3.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
        4.3.4 各模塊軟件設(shè)計
        4.3.5 散熱應(yīng)用研究
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
展望
致謝
參考文獻
附錄1 各模塊代碼
攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文及研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]紅外高發(fā)射率涂層的研究進展[J]. 高廣睿,厲英,呼丹,吳宗海,李超眾,李爭顯,奚正平.  材料導報. 2018(S1)
[2]工業(yè)鍋爐節(jié)能減排現(xiàn)狀、存在的問題與對策[J]. 張志強.  中國資源綜合利用. 2018(04)
[3]微波加熱合成Fe-Mn-Cu-Co紅外輻射材料[J]. 劉霄昱,張順,王慧,曾令可,劉艷春.  中國陶瓷工業(yè). 2018(01)
[4]NaBa1-xAxPO4（A=Mg,Ca,Sr）材料的制備和紅外輻射特性[J]. 鄧玲玲,趙韋人,方夏冰,藍立財,鐘劍明.  廣東工業(yè)大學學報. 2015(02)
[5]Effect of Microwave Heating on Infrared Radiation Properties of Cordierite-Ferrites Based Composite Ceramics[J]. LU Lei,FAN Xi’an,HU Xiaoming,ZHANG Jianyi.  Journal of the Chinese Ceramic Society. 2015(01)
[6]高紅外輻射陶瓷材料的研究進展[J]. 王峰,錢學強,李小偉,韋國靜,韓召,葉建克,陳義祥,李江濤.  硅酸鹽通報. 2015(01)
[7]堇青石-鐵氧體基紅外輻射非晶節(jié)能涂層的制備與性能[J]. 樊希安,陸磊,吳傳棟,蔡新志,楊帆,胡曉明.  粉末冶金材料科學與工程. 2014(05)
[8]堇青石--鐵氧體基復合節(jié)能涂層的結(jié)構(gòu)與紅外輻射性能[J]. 樊希安,張堅義,陸磊,胡曉明,張洎源.  硅酸鹽學報. 2014(07)
[9]高抗熱震性紅外輻射節(jié)能涂層的制備與性能研究[J]. 陸磊,樊希安,胡曉明,張堅義,吳朝陽,楊帆,蔡新志.  紅外技術(shù). 2014(02)
[10]紅外輻射陶瓷的研究進展[J]. 武曉燕,于宏兵,耿麗娟.  硅酸鹽通報. 2013(02)

碩士論文
[1]商用燃氣灶節(jié)能技術(shù)研究[D]. 周含笑.浙江工業(yè)大學 2014



本文編號：3198510