發(fā)布時間：2018-06-23 22:55

  本文選題：陶瓷薄板 + 紫木節(jié)��； 參考：《武漢理工大學》2015年碩士論文

【摘要】：中國是世界建筑陶瓷的生產(chǎn)、消費以及出口大國。建筑陶瓷行業(yè)一直被認為是高污染、高能耗的行業(yè),近幾十年來的快速發(fā)展導致許多陶瓷原料如高嶺土等都面臨開采過度、資源枯竭的問題,環(huán)境問題也越來越受到大家的關注,發(fā)展綠色環(huán)保的建筑陶瓷成為整個行業(yè)的目標。陶瓷薄板是一種規(guī)格大、厚度小的新型建筑陶瓷,它可減少高嶺土等原料用量、快速燒成節(jié)約能源,是建筑陶瓷未來發(fā)展的方向。本文采用鄂爾多斯高嶺土、鄂爾多斯石英、鄂爾多斯鉀長石、廣東英德鈉長石、鄂爾多斯滑石為原料制備了建筑陶瓷薄板。通過分別添加鄂爾多斯紫木節(jié)和新疆紅柱石來增強建筑陶瓷薄板。紫木節(jié)可改善坯體的可塑性,使材料具有較高的生坯強度,高溫下會轉化成莫來石,莫來石呈網(wǎng)狀交織在一起,使材料的強度增加。紅柱石在高溫下能轉化成莫來石,同時會發(fā)生體積微膨脹,可以抵消陶瓷材料在燒成過程中的體積收縮,保證樣品尺寸的穩(wěn)定性。選擇綜合性能最佳的配方,外加顆粒尺寸較小的碳化硅來減重陶瓷薄板,試圖在樣品中生成均勻分布且尺寸小的閉氣孔,在減小樣品體積密度的同時也保證樣品的機械強度等性能達國標GB/T 23266-2009。采用XRF、TG-DSC、XRD、SEM等現(xiàn)代測試手段研究了材料的制備工藝、晶相組成、顯微結構與性能的關系,探討了材料增強與減重機理,并選擇最佳配方進行中試,取得的研究成果如下:(1)對鄂爾多斯原料進行了化學成分分析、相組成分析以及顯微結構分析,結果表明,紫木節(jié)和高嶺土燒失量大,高嶺土Fe2O3、TiO2、CaO、MgO等含量少,是一種優(yōu)質(zhì)的粘土。紫木節(jié)中Al2O3含量高達42.33%,Fe2O3、TiO2含量較高,外觀呈紅褐色。石英較純,SiO2含量達98.32%。鉀長石中K2O、Na2O含量高達14.46%,是良好的熔劑原料。滑石中MgO含量為31.27%,CaO含量為1.85%。紫木節(jié)中除了高嶺石晶相,還有少量的石英和勃姆石。高嶺土和紫木節(jié)的SEM形貌圖基本相似,顆粒尺寸較小,1μm左右。(2)為了增強陶瓷薄板,向基礎配方中引入不同含量的紫木節(jié),紫木節(jié)引入量增加,樣品生坯強度提高,樣品的燒結溫度也上升。對樣品進行理化性能的測試,結果表明,紫木節(jié)引入量為5%的A2配方經(jīng)1140℃燒成后,樣品總收縮率為10.46%,吸水率為0.03%,氣孔率0.07%,體積密度2.43 g/cm3,抗折強度高達74.95MPa,相比基礎配方A1樣品增強23.4%。燒結后樣品的XRD顯示,主晶相為莫來石和石英。sem顯示,a系列樣品致密度大,氣孔少且尺寸小,5μm左右,有大量的短柱狀和針棒狀莫來石生成,長度1μm左右,殘余石英顆粒均勻分布于基質(zhì)之中。增強機理表明,勃姆石500℃左右分解成氧化鋁,氧化鋁與游離態(tài)的石英反應生成莫來石,莫來石可增強增韌陶瓷薄板,紫木節(jié)引入量增加的同時,石英的含量也增加,高溫液相熔解石英的能力有限,石英顆粒均勻分布于液相中也可增強樣品。(3)為了繼續(xù)增強陶瓷薄板,在基礎配方中引入新疆紅柱石。對樣品進行理化性能測試,結果發(fā)現(xiàn),紅柱石引入量為5%的b2配方經(jīng)1120℃燒成后,樣品總收縮率為10.33%,吸水率為0.34%,氣孔率0.81%,體積密度2.43g/cm3,抗折強度高達90.23mpa,比基礎配方b1增強54.1%,增強效果明顯。紅柱石添加量較大時,樣品雖然強度有所降低,但體積密度也降低。xrd顯示,樣品的主晶相為石英、紅柱石和莫來石。sem表明,紅柱石引入量增加,樣品中針棒狀莫來石的含量明顯減少,紅柱石添加量較少的b2和b3樣品氣孔較少,樣品較為致密。紅柱石添加量較多的b4和b5樣品氣孔較多,尺寸較大,10~20μm左右,大量的板條狀紅柱石分布于樣品中。增強機理表明,紅柱石1200℃左右開始分解,1100℃~1200℃是惰性的,紅柱石均勻分布于液相中可提高樣品的強度。紅柱石引入量的增加,石英的含量增加,在不影響樣品致密度的前提下可增強樣品。(4)為了減重陶瓷薄板,同時保證強度和吸水率等性能達標,在最佳增強配方a2和b2的基礎上添加少量顆粒尺寸較小的碳化硅,探討碳化硅的添加量、燒成溫度和保溫時間對樣品性能的影響。碳化硅的引入可顯著降低樣品的體積密度,經(jīng)1200℃燒成60min的c8樣品體積密度低至1g/cm3。碳化硅添加量為0.5%的c4樣品和c8樣品經(jīng)1140℃燒成30min后,吸水率分別為0.11%和0.33%,抗折強度分別為65.51mpa和68.72mpa,體積密度分別為2.25g/cm3和2.17g/cm3,分別比致密化的a2和b2配方樣品降低了7.4%和10.7%。xrd表明,外加碳化硅之后主晶相無明顯變化,為莫來石、石英和紅柱石。sem顯示,碳化硅含量的增加、燒成溫度的增加以及保溫時間的增加都會使樣品的氣孔尺寸變大。經(jīng)1140℃燒成30min以及1180℃燒成15min的c8配方樣品孔徑較小且分布均勻,5μm左右,尺寸較小且分布均勻的氣孔不僅能降低樣品的體積密度,而且對樣品的強度影響較小。減重機理表明,1000~1100℃之后,長石形成的高溫堿性液相破壞了碳化硅氧化形成的二氧化硅保護膜,促進了碳化硅的大量反應,碳化硅反應的氣體被液相包裹,冷卻固化后形成大量相互獨立的閉氣孔,樣品的體積密度下降。碳化硅添加量的增加、燒成溫度的升高、保溫時間的增加一方面促進了碳化硅的反應,氣孔數(shù)量增加,另一方面促使高溫液相的粘度減小,促進了氣泡之間的相互合并即大氣泡吞并小氣泡,導致氣孔尺寸增大。(5)綜合考慮樣品的吸水率、抗折強度和體積密度等因素,在保證吸水率和抗折強度達到《陶瓷板》國標GB/T 23266-2009中瓷質(zhì)陶瓷薄板要求的前提下,體積密度盡量小,選擇最佳的幾組配方進行挺坯性能的試驗。經(jīng)1140℃燒成30min的C4和C8配方樣品變形量均為5mm,變形量小,此兩組配方適合進行中試實驗。中試研究表明,樣品外觀平整,無變形、開裂等缺陷,這種減重的高強陶瓷薄板可望用作建筑外墻裝飾板。
[Abstract]:A new type of building ceramic with large size and small thickness has been studied by using the following chemical composition analysis , phase composition analysis and microstructure analysis . The results show that the content of Al2O3 , TiO2 , CaO and MgO in the ceramics is high , and the content of Al2O3 , TiO2 , CaO and MgO is high in the sample . The results show that the total shrinkage of the sample is 10.46 % , the content of CaO is about 14.46 % , the volume density is 2.43 g / cm ~ 3 , the porosity is 0 . 07 % , the volume density is 2.43 g / cm ~ 3 and the strength of the sample is about 74.95MPa . ( 3 ) In order to continue to enhance the ceramic thin plate , it is found that the total shrinkage of the sample is 10.33 % , the water absorption is 0.34 % , the porosity is 0.81 % , the volume density is 2.43g / cm3 , the porosity is 0.81 % , the volume density is 2.43g / cm3 , the anti - folding strength is up to 90.23mpa , the volume density is 2.43g / cm & lt ; 3 & gt ; , the porosity is high up to 90.23mpa , the volume density is 2.43g / cm & lt ; 3 & gt ; , the porosity is high up to 90.23mpa , the volume density is 2.43g / cm3 , the strength of the sample is high , and the strength of the sample is increased . In order to reduce the volume density of silicon carbide , the volume density of silicon carbide was reduced .
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ174.7

【參考文獻】

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本文編號：2058785