隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的提高,高能耗產(chǎn)業(yè)迅速擴(kuò)展,高溫?zé)峁ぴO(shè)備不斷涌現(xiàn)。熱工設(shè)備使用溫度越高,應(yīng)用于熱工設(shè)備的內(nèi)襯耐火材料所達(dá)到的耐火度就更高。當(dāng)前可以應(yīng)用于高溫的隔熱耐火材料主要是高鋁質(zhì)隔熱耐火材料,一類是利用燃盡物法制備的,這類高鋁質(zhì)隔熱耐火材料由于制備工藝等原因使其內(nèi)部氣孔尺寸較大,從熱力學(xué)上分析,不利于材料導(dǎo)熱系數(shù)最小化,并且較大尺寸的氣泡降低了材料的力學(xué)性能。另一類是氧化鋁空心球制品,這類制品容重大、導(dǎo)熱系數(shù)高,生產(chǎn)成本也比較高。因此找到合適的方法制備出氣孔率較高且力學(xué)性能較高的微孔輕質(zhì)隔熱材料是有效解決當(dāng)前熱工窯爐散熱損失大、體積大和升溫速度慢的有效途徑。目前工程實(shí)際中還沒有合適的方法制備出微孔、高強(qiáng)的高鋁質(zhì)隔熱耐火材料。本課題采用發(fā)泡法制備多孔高鋁質(zhì)微孔隔熱耐火材料,系統(tǒng)地研究發(fā)泡法制備輕質(zhì)隔熱材料的各工藝環(huán)節(jié),通過控制工藝參數(shù)最終在材料中形成孔徑微小且分布相對較均勻的氣孔結(jié)構(gòu),最終得出如下結(jié)論：(1) α-Al2O3的熔點(diǎn)較高,用α-Al2O3作原料可以制備出荷重軟化溫度較高、使用溫度高的高鋁質(zhì)隔熱材料,并且發(fā)現(xiàn)使用粒度為d50=1.26μm的α-Al2O3制備的高鋁質(zhì)隔熱材料孔徑最小。由于純的α-Al2O3制成的料漿固化較慢,可以利用輕燒氧化鎂常溫遇水后產(chǎn)生膠狀物質(zhì)的特點(diǎn),在原料中加入少量輕燒氧化鎂增加料漿的稠度,縮短固化時間。另外,輕燒氧化鎂與A1203混合后在一定溫度下可形成固溶體,高溫可以促進(jìn)氧化鋁的燒結(jié)；(2)通過對不同發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑制備的隔熱材料性能做探討,發(fā)現(xiàn)SDBS作為發(fā)泡劑、CMC作穩(wěn)泡劑可以在泥漿中形成豐富細(xì)膩且持久的泡沫,制備出的高鋁質(zhì)隔熱材料氣孔孔徑微小、氣孔率較高、力學(xué)性能較好;(3)探討了不同攪拌速度下試塊的微觀結(jié)構(gòu),分別以400r/min和700r/min的速度攪拌泥漿,發(fā)現(xiàn)：700r/min攪拌的泥漿制成的高鋁質(zhì)隔熱材料中氣孔數(shù)量更多、分布更均勻、孔徑更��；(4)干燥制度對材料內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)影響很大,試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)室溫干燥3h后再置于烘箱中干燥的坯體表面完好,無裂紋產(chǎn)生；(5)系統(tǒng)研究制備工藝參數(shù),以發(fā)泡劑量A、穩(wěn)泡劑量B、加水量C與攪拌時間D為試驗(yàn)因素設(shè)計了4因素3水平正交試驗(yàn),通過兩次正交試驗(yàn),最終得出最佳試驗(yàn)方案為A2B2C3D1,即發(fā)泡劑量為0.30%、穩(wěn)泡劑量為0.30%、加水量為42%、攪拌時間為6min。該最佳方案的試塊各項性能如下：氣孔率74.41%,容重0.9g/cm3,平均孔徑40μm左右,常溫抗折強(qiáng)度9.13MPa,常溫抗壓強(qiáng)度20.21MPa,導(dǎo)熱系數(shù)為0.327W/m.k(500℃)。
【學(xué)位單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TQ175.7
【部分圖文】：

從微觀上來說，隔熱耐火材料是由氣相和固相姐成的氣相與固相所占的比例不逡逑同，材料表現(xiàn)出來的形態(tài)也不同。若隔熱耐火材料內(nèi)部的氣相比例較高且能形成氣相連逡逑續(xù)相，則該隔熱材料內(nèi)部氣孔多為開口氣孔，如圖１．１（ａ）所示，這類隔熱耐火材料將粉逡逑粒狀態(tài)存在；若隔熱耐火材料內(nèi)部的固相比例較高且形成固相連續(xù)相，則該隔熱耐火材逡逑料內(nèi)部氣孔大多為閉口氣孔，如圖１．１（ｂ）所示，定型隔熱制品基本都是送種固相連續(xù)結(jié)逡逑構(gòu)；而對于耐火奸維制品，內(nèi)部的固相和氣相都可Ｗ形成連續(xù)相，如圖１．１（ｃ）所示。逡逑２逡逑

隔熱耐火材料，因此隔熱材料的熱量傳遞則是由固相和氣相的熱傳遞完成。對于固相來逡逑說，熱傳遞的主要方式是傳導(dǎo)傳熱，傳導(dǎo)傳熱就是晶格的熱振動。而對于氣相的熱傳遞逡逑則相對復(fù)雜一些。圖１．２的示意圖為發(fā)生在隔熱材料內(nèi)部的熱量傳遞路線，Ｑｏ表示熱量，逡逑當(dāng)高溫區(qū)的熱量Ｑｏ經(jīng)過隔熱耐火材料時，通過固相傳導(dǎo)，若經(jīng)過氣孔，傳熱路線將被逡逑分成兩條，一條沿著氣孔壁，另一條則穿過氣孔。穿過氣孔的熱量又被分為Ｈ種方式：逡逑傳導(dǎo)傳熱Ｑｉ、對流傳熱＆及福射換熱逡逑圖１．２隔熱耐火材料的熱傳遞示意圖逡逑（１）

（３）固相對材料熱導(dǎo)率的影響逡逑發(fā)生在材料固相中的傳遞熱量的方式主要是傳導(dǎo)傳熱，即為晶格的熱振動。若原料逡逑的導(dǎo)熱系數(shù)和熱容小，則隔熱耐火材料的隔熱能力加大。圖１．３為幾種常見的物質(zhì)熱導(dǎo)逡逑率與溫度的關(guān)系ｔｗ。從圖中看出，在ｌＯＯＯ’ＣＷ下隨著溫度的升高，大部分材料的熱導(dǎo)逡逑率大體呈現(xiàn)出下降的趨勢；在ｌＯＯＯ’ＣＷ上隨著溫度的升高，大部分材料的導(dǎo)熱系數(shù)呈現(xiàn)逡逑出上升的趨勢。另外，非氧化物的導(dǎo)熱系數(shù)一般都高于氧化物的，而在氧化物中，侶娃逡逑酸鹽類材料的導(dǎo)熱系數(shù)比純氧化物類材料小。因?yàn)橐话憔Ц窠Y(jié)構(gòu)復(fù)雜的物質(zhì)，內(nèi)部原子逡逑分布比較雜亂，熱量傳遞較慢，導(dǎo)熱系數(shù)就小。逡逑邐邐邐邐邐邋邐１邐0．５ｊ—＇邋邐邐邋—■邋邋Ｉ逡逑Ｃ出，邐ｋ嚴(yán)邐１逡逑ｒ：

本文編號：2831141