本文關(guān)鍵詞：電瓷顯微結(jié)構(gòu)及其對機械性能的影響

  更多相關(guān)文章： 電瓷 機械性能 顯微結(jié)構(gòu) 物相組成 燒成 有限元分析

【摘要】：作為輸變電系統(tǒng)不可或缺的組成部分,電瓷在我國特高壓輸電工程、電氣化鐵路工程建設(shè)等方面發(fā)揮著十分重要的作用。如何有效提高電瓷材料的機械性能等級和可靠性是成為未來行業(yè)內(nèi)一個亟需解決的問題。本文利用掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀等檢測手段,對電瓷的顯微結(jié)構(gòu),包括微觀結(jié)構(gòu)組成及其形態(tài)、大小和分布,物相種類及含量進行系統(tǒng)的分析,從而對電瓷材料機械性能的變化規(guī)律給出合理的解釋,探討提高電瓷材料力學(xué)性能及質(zhì)量穩(wěn)定性的可能途徑。獲得如下幾點結(jié)論：(1)分析比較多次燒成硅質(zhì)瓷和鋁質(zhì)瓷電瓷材料的彎曲強度及分散性數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：材料的彎曲強度隨燒成次數(shù)增加逐漸降低,分散性則依次增大。多次燒成后微觀結(jié)構(gòu)中無異常地晶體長大現(xiàn)象；硅質(zhì)瓷中莫來石-石英晶體部分溶解,玻璃相含量增加44.72%,且圍繞石英顆粒的裂紋出現(xiàn)擴展和聚集,導(dǎo)致其彎曲強度下降較快；鋁質(zhì)瓷剛玉-莫來石含量約占2/3,物相組成變化不大,整體結(jié)構(gòu)變得稍疏松,出現(xiàn)明顯的裂紋。(2)分別摻雜2wt%ZnO、TiO2、ZrSiO4的硅質(zhì)瓷,玻璃相含量減少均超過50%,二次針狀莫來石晶體生長明顯,使得樣品彎曲強度增長10%～25%,同時燒結(jié)密度提高,開口氣孔率降低約50%,整體微觀結(jié)構(gòu)致密性和均勻化得到改善。(3)電瓷燒成時,坯體的溫度場分布始終滯后于窯爐；坯體中心及外緣位置與窯爐之間存在溫度差,且隨升溫過程的進行逐漸增大；在保溫階段中溫差則逐漸縮小。通過對失效瓷樣的分析,利用ANSYS有限元對電瓷材料的燒成過程進行模擬分析,提出并試驗了延長保溫時間或提高燒成溫度,結(jié)果發(fā)現(xiàn)：延長高火保溫時間或提高燒成溫度均有利于瓷樣整體顯微結(jié)構(gòu)的致密性和均勻化,瓷樣中心位置的莫來石也發(fā)育良好。
【關(guān)鍵詞】：電瓷 機械性能 顯微結(jié)構(gòu) 物相組成 燒成 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM21
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-26
• 1.1 前言10-11
• 1.2 電瓷概述11-17
• 1.2.1 瓷絕緣子分類11-12
• 1.2.2 瓷絕緣子生產(chǎn)工藝12-13
• 1.2.3 電瓷材料的發(fā)展歷程13-17
• 1.3 電瓷材料的燒成及顯微結(jié)構(gòu)特征17-23
• 1.3.1 電瓷材料的燒成17
• 1.3.2 電瓷燒成過程中的顯微結(jié)構(gòu)演化17-19
• 1.3.3 電瓷材料的顯微結(jié)構(gòu)特征19-22
• 1.3.4 電瓷材料的性能與顯微結(jié)構(gòu)的關(guān)系22-23
• 1.4 選題背景及研究內(nèi)容23-26
• 1.4.1 研究背景23-25
• 1.4.2 研究內(nèi)容25-26
• 第2章 實驗26-33
• 2.1 實驗主要原料及儀器設(shè)備26-27
• 2.1.1 主要原材料26
• 2.1.2 主要儀器設(shè)備26-27
• 2.2 工藝過程27-33
• 2.2.1 實地調(diào)研27
• 2.2.2 樣品制備27-29
• 2.2.3 機械性能測試29-30
• 2.2.4 密度及氣孔率的測定30-31
• 2.2.5 微結(jié)構(gòu)分析31
• 2.2.6 物相及其含量分析31
• 2.2.7 數(shù)值模擬計算31-33
• 第3章 多次燒成對電瓷機械性能的影響33-43
• 3.1 引言33-34
• 3.2 樣品彎曲強度及分散性的變化34-36
• 3.3 樣品密度的變化36
• 3.4 樣品顯微結(jié)構(gòu)特征的變化36-40
• 3.5 樣品物相種類及含量的變化40-42
• 3.6 本章小結(jié)42-43
• 第4章 添加助劑對電瓷機械性能的影響43-52
• 4.1 引言43-44
• 4.2 添加劑對電瓷彎曲強度及分散性的影響44-46
• 4.3 添加劑對電瓷樣品密度和氣孔率的影響46
• 4.4 添加劑對電瓷顯微結(jié)構(gòu)的影響46-49
• 4.5 添加劑對電瓷物相組成及含量的影響49-50
• 4.6 本章小結(jié)50-52
• 第5章 電瓷燒成工藝的優(yōu)化52-65
• 5.1 引言52-53
• 5.2 失效電瓷顯微結(jié)構(gòu)特征53-57
• 5.2.1 強度失效53-54
• 5.2.2 電弧失效54-57
• 5.3 電瓷燒成過程的理論模擬計算57-64
• 5.3.1 熱力學(xué)數(shù)值計算方法57-58
• 5.3.2 有限元計算參數(shù)的選擇58-59
• 5.3.3 模擬計算結(jié)果及分析59-64
• 5.4 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論65-67
• 參考文獻67-74
• 致謝74-75
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文75-76
• 附錄B 攻讀學(xué)位期間參與的科研項目76

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本文編號：796243