剛玉-莫來石復合材料具有良好的化學穩(wěn)定性、高溫強度以及良好的熱震穩(wěn)定性,常被應用于爐襯、窯具等耐火材料。但目前國內剛玉-莫來石窯具產品仍存在熱震穩(wěn)定性差,使用壽命低等問題。由于層狀疊層能通過層間協(xié)同效應有效提高陶瓷材料的斷裂韌性,本論文以高純剛玉、莫來石以及活性氧化鋁微粉和硅微粉為原料,通過宏觀結構疊層與界面特征調控,結合有限元模擬分析制備了剛玉-莫來石層狀復合材料,并重點考察了宏觀結構疊層與熱震穩(wěn)定性的關系。主要結果包括:(1)單層剛玉-莫來石復合材料的制備及性能研究。燒結溫度(1350℃、1450℃、1550℃和1650℃)、基質含量(30%、40%、50%和60%)以及添加劑(AlF₃·3H₂O和Al(OH)₃)對剛玉-莫來石復合材料性能均有較大影響。經(jīng)1550℃煅燒3 h所得基質含量為40%的剛玉-莫來石復合材料的常溫抗折強度和殘余抗折強度保持率分別達到7.58 MPa和89.08%。而且,加入3%AlF₃·3H₂O和5%Al(OH)₃復合添加劑可...

【文章頁數(shù)】：106 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 剛玉-莫來石概述
    1.3 剛玉-莫來石復合材料的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 原料及顆粒級配的影響
        1.3.2 基質相與基質含量的影響
        1.3.3 成型方式與成型壓力的影響
        1.3.4 燒成制度的影響
        1.3.5 添加劑的影響
    1.4 層狀復合材料的研究現(xiàn)狀
        1.4.1 層狀陶瓷材料的研究現(xiàn)狀
        1.4.2 層狀耐火材料的研究現(xiàn)狀
    1.5 ANSYS有限元模擬分析在耐火材料中的應用
    1.6 耐火材料熱震穩(wěn)定性的改善措施
    1.7 選題意義、主要研究內容以及創(chuàng)新點
        1.7.1 選題意義
        1.7.2 主要研究內容
        1.7.3 本文創(chuàng)新點
2 實驗
    2.1 實驗原料
    2.2 實驗儀器
    2.3 實驗方案
        2.3.1 燒成溫度對剛玉-莫來石復合材料性能的影響
        2.3.2 基質含量對剛玉-莫來石復合材料性能的影響
        2.3.3 添加劑對剛玉-莫來石復合材料性能的影響
        2.3.4 熱膨脹差異對三層等厚剛玉-莫來石復合材料性能的影響
        2.3.5 界面添加劑對七層等厚剛玉-莫來石復合材料性能的影響
        2.3.6 氧化鋁空心球含量對輕質剛玉-莫來石復合材料性能的影響
        2.3.7 不同內層厚度的三層非等厚剛玉-莫來石復合材料的設計及有限元分析
        2.3.8 內層厚度對三層輕質剛玉-莫來石復合材料性能的影響
    2.4 試樣制備
        2.4.1 剛玉-莫來石復合材料的制備
        2.4.2 剛玉-莫來石層狀復合材料的制備
        2.4.3 輕質剛玉-莫來石復合材料的制備
    2.5 材料表征與測試
        2.5.1 顯氣孔率和體積密度
        2.5.2 常溫抗折強度
        2.5.3 載荷-位移曲線的測試
        2.5.4 彈性模量
        2.5.5 熱導率
        2.5.6 熱膨脹系數(shù)
        2.5.7 熱震穩(wěn)定性的評測
        2.5.8 物相分析
        2.5.9 顯微結構分析
        2.5.10 比熱容
        2.5.11 高溫抗折強度
        2.5.12 綜合熱分析
3 剛玉-莫來石復合材料的制備及性能研究
    3.1 燒成溫度對剛玉-莫來石復合材料性能的影響
        3.1.1 燒成溫度對剛玉-莫來石復合材料物相組成的影響
        3.1.2 燒成溫度對剛玉-莫來石復合材料顯微結構的影響
        3.1.3 燒成溫度對剛玉-莫來石復合材料物理性能的影響
        3.1.4 燒成溫度對剛玉-莫來石復合材料熱震穩(wěn)定性的影響
    3.2 基質含量對剛玉-莫來石復合材料性能的影響
        3.2.1 基質含量對剛玉-莫來石復合材料線變化率的影響
        3.2.2 基質含量對剛玉-莫來石復合材料物理性能的影響
        3.2.3 40%基質含量的剛玉-莫來石復合材料的顯微結構
        3.2.4 基質含量對剛玉-莫來石復合材料熱震穩(wěn)定性的影響
    3.3 添加劑對剛玉-莫來石復合材料性能的影響
        3.3.1 添加劑對剛玉-莫來石復合材料線變化率的影響
        3.3.2 添加劑對剛玉-莫來石復合材料物理性能的影響
        3.3.3 添加劑對剛玉-莫來石試樣物相組成的影響
        3.3.4 添加劑對剛玉-莫來石試樣顯微結構的影響
        3.3.5 添加劑對剛玉-莫來石試樣燒結性能的影響
        3.3.6 含不同添加劑試樣的熱化學分析
        3.3.7 莫來石晶須形成的機理分析及其對熱震穩(wěn)定性的影響
    3.4 本章小結
4 剛玉-莫來石層狀復合材料的制備及性能研究
    4.1 剛玉-莫來石層狀復合材料制備及性能研究
        4.1.1 三層剛玉-莫來石復合材料的線變化率
        4.1.2 三層剛玉-莫來石復合材料的物理性能
        4.1.3 三層剛玉-莫來石復合材料的顯微結構
        4.1.4 三層剛玉-莫來石復合材料的抗熱震性能
        4.1.5 三層剛玉-莫來石復合材料的殘余應力分析
        4.1.6 五層和七層剛玉-莫來石復合材料的燒結性能及殘余應力分析
    4.2 界面添加劑對七層剛玉-莫來石復合材料性能的影響
        4.2.1 界面添加劑對七層剛玉-莫來石復合材料線變化率的影響
        4.2.2 界面添加劑對七層剛玉-莫來石復合材料物理性能的影響
        4.2.3 界面添加劑對七層剛玉-莫來石復合材料物相組成的影響
        4.2.4 界面添加劑對七層剛玉-莫來石復合材料顯微結構的影響
        4.2.5 界面添加劑對七層剛玉-莫來石復合材料抗熱震性的影響
    4.3 本章小結
5 輕質剛玉-莫來石復合材料的制備及性能研究
    5.1 氧化鋁空心球含量對輕質剛玉-莫來石復合材料性能的影響
        5.1.1 氧化鋁空心球含量對剛玉-莫來石復合材料線變化率的影響
        5.1.2 氧化鋁空心球含量對剛玉-莫來石復合材料物理性能的影響
        5.1.3 含5%和60%氧化鋁空心球的剛玉-莫來石復合材料的顯微結構
        5.1.4 氧化鋁空心球含量對剛玉-莫來石復合材料抗熱震性的影響
    5.2 剛玉-莫來石層狀復合材料的設計與有限元模擬分析
        5.2.1 剛玉-莫來石層狀復合材料設計與有限元模擬分析
        5.2.2 均一結構試樣的熱應力分析
        5.2.3 三層等厚疊層結構試樣的熱應力分析
        5.2.4 三層非等厚疊層結構設計與熱應力分析
    5.3 內層厚度對三層輕質剛玉-莫來石復合材料性能的影響
        5.3.1 內層厚度對三層剛玉-莫來石復合材料線變化率的影響
        5.3.2 內層厚度對三層剛玉-莫來石復合材料物理性能的影響
        5.3.3 不同內層厚度的三層剛玉-莫來石復合材料的顯微結構
        5.3.4 內層厚度對三層剛玉-莫來石復合材料形變行為與斷裂特征的影響
        5.3.5 內層厚度對三層剛玉-莫來石復合材料抗熱震性的影響
    5.4 本章小結
6 結論
參考文獻
附錄A
個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果
致謝



本文編號：3908306