本文關(guān)鍵詞：鐵氧體基紅外輻射陶瓷與節(jié)能涂層的制備及性能優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： 紅外輻射節(jié)能 微波加熱 等離子噴涂 非晶結(jié)構(gòu) 超音速火焰噴涂

【摘要】：紅外輻射材料可通過熱輻射形式強化傳熱，改善溫度分布，減少熱損失，因其良好的節(jié)能效果，已在工業(yè)爐節(jié)能、紅外加熱、航天器熱控制等方面得到廣泛應(yīng)用。 近幾年，紅外輻射材料的研究得到十足的發(fā)展，8~20μm波段的發(fā)射率已超過0.9，但高溫下1~8μm波段的輻射性能仍較差，只有0.5左右，這無疑限制了紅外輻射材料的高溫節(jié)能效果與應(yīng)用范圍。針對這一問題，本文進(jìn)行了理論分析，從材料結(jié)構(gòu)控制與設(shè)計的角度出發(fā)，以Fe2O3、MnO2、Co2O3、CuO、NiO、SiC和堇青石為原料，采用微波加熱制備細(xì)晶紅外輻射材料，研究了加熱工藝和化學(xué)組分對紅外輻射性能的影響，同時采用等離子噴涂工藝和超音速火焰噴涂技術(shù)制備非晶態(tài)和結(jié)晶態(tài)紅外輻射涂層，研究非晶態(tài)和結(jié)晶態(tài)結(jié)構(gòu)對發(fā)射率的影響，并對紅外輻射涂層在高溫爐窯和民用領(lǐng)域的推廣進(jìn)行了探索研究。 研究結(jié)果表明，微波加熱能夠?qū)崿F(xiàn)紅外輻射材料的低溫快速合成（900℃保溫1h或1200℃保溫10min即可），制備的陶瓷材料晶粒尺寸較小。適當(dāng)提高反應(yīng)溫度的同時縮短保溫時間有利于小晶粒的產(chǎn)生。隨著保溫時間的延長，發(fā)射率逐漸提高，當(dāng)1200℃保溫1h時，800℃下6~8μm波段的發(fā)射率達(dá)到0.9，比常規(guī)加熱1200℃保溫2h合成的要高。Fe2O3和MnO2的配比變化對發(fā)射率影響較小，而隨著具有尖晶石結(jié)構(gòu)的鐵氧體材料含量增加，發(fā)射率逐漸提高，但短波段的發(fā)射率提高幅度有限。等離子噴涂工藝制備的非晶態(tài)紅外輻射涂層具有較高的結(jié)合強度和優(yōu)異的抗熱震性能，重要的是其高溫短波段發(fā)射率明顯提高，800℃下3~6μm波段測得的發(fā)射率在0.8以上，8~14μm波段發(fā)射率最高達(dá)到0.94。采用超音速火焰噴涂制備的鐵氧體基紅外輻射涂層與基體的結(jié)合強度為30.7MPa，遠(yuǎn)高于刷涂工藝的5.9MPa，涂層呈層狀堆積結(jié)構(gòu)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密，，表面有500nm~1μm的半熔融小顆粒，全波段發(fā)射率值為0.75~0.83，其在家用燃?xì)馑畨厣系膽?yīng)用具有較高的節(jié)能效果，節(jié)能效率高達(dá)30.5%，有著誘人的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：紅外輻射節(jié)能 微波加熱 等離子噴涂 非晶結(jié)構(gòu) 超音速火焰噴涂
【學(xué)位授予單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 紅外輻射的基礎(chǔ)理論10-13
• 1.1.1 紅外輻射的基本概念10-12
• 1.1.2 紅外輻射的基本定律12-13
• 1.2 紅外輻射陶瓷13-20
• 1.2.1 紅外輻射陶瓷的定義和分類13-14
• 1.2.2 影響紅外輻射陶瓷發(fā)射率的因素14-16
• 1.2.3 提高紅外輻射特性的途徑16-17
• 1.2.4 紅外輻射陶瓷的研究現(xiàn)狀17-19
• 1.2.5 紅外輻射陶瓷的應(yīng)用19-20
• 1.3 本課題的研究目的與研究內(nèi)容20-22
• 1.3.1 研究目的及意義20
• 1.3.2 研究內(nèi)容20-22
• 第2章 實驗材料和實驗方法22-28
• 2.1 實驗原料22
• 2.2 實驗22-24
• 2.2.1 紅外輻射材料的制備22-23
• 2.2.2 紅外輻射涂層的制備23-24
• 2.2.3 實驗設(shè)備24
• 2.3 性能檢測與表征24-28
• 2.3.1 X 射線衍射分析24-25
• 2.3.2 掃描電鏡分析25
• 2.3.3 熱重-差熱分析25
• 2.3.4 材料的紅外性能檢測25-26
• 2.3.5 涂層的結(jié)合強度檢測26-27
• 2.3.6 抗熱震性能檢測27-28
• 第3章 微波加熱制備堇青石-鐵氧體基紅外輻射陶瓷及性能表征28-34
• 3.1 引言28
• 3.2 實驗28-29
• 3.2.1 紅外輻射材料的制備28-29
• 3.2.2 性能檢測與表征29
• 3.3 結(jié)果與討論29-33
• 3.3.1 紅外陶瓷的物相和結(jié)構(gòu)分析29-31
• 3.3.2 紅外輻射陶瓷的發(fā)射率檢測31-33
• 3.4 本章小結(jié)33-34
• 第4章 堇青石-鐵氧體基紅外輻射陶瓷的組分調(diào)控與性能優(yōu)化34-40
• 4.1 引言34
• 4.2 實驗34-35
• 4.2.1 材料的制備34
• 4.2.2 性能檢測與表征34-35
• 4.3 結(jié)果與討論35-39
• 4.3.1 紅外陶瓷的物相和結(jié)構(gòu)分析35-36
• 4.3.2 熱穩(wěn)定性分析36-38
• 4.3.3 輻射率檢測38-39
• 4.4 本章小結(jié)39-40
• 第5章 堇青石-鐵氧體基紅外輻射涂層的制備及性能40-46
• 5.1 引言40
• 5.2 實驗40-41
• 5.2.1 材料的制備40-41
• 5.2.2 涂層的制備41
• 5.2.3 性能檢測及表征41
• 5.3 結(jié)果與討論41-45
• 5.3.1 形貌結(jié)構(gòu)分析41-43
• 5.3.2 物相組成分析43-44
• 5.3.3 輻射率檢測44-45
• 5.3.4 結(jié)合強度檢測45
• 5.3.5 抗熱震實驗45
• 5.4 本章小結(jié)45-46
• 第6章 鐵氧體-碳化硅基非晶態(tài)紅外輻射涂層的制備與性能表征46-52
• 6.1 引言46
• 6.2 實驗46-47
• 6.2.1 復(fù)合材料的制備46
• 6.2.2 涂層的制備46
• 6.2.3 性能檢測與表征46-47
• 6.3 結(jié)果與討論47-51
• 6.3.1 形貌結(jié)構(gòu)分析47
• 6.3.2 物相組成與熱穩(wěn)定性分析47-49
• 6.3.3 輻射率檢測49-50
• 6.3.4 抗熱震性能檢測50-51
• 6.4 本章小結(jié)51-52
• 第7章 超音速火焰噴涂制備紅外輻射涂層及其在節(jié)能水壺中的應(yīng)用52-62
• 7.1 引言52
• 7.2 實驗52-53
• 7.2.1 粉料的制備52
• 7.2.2 涂層的制備52-53
• 7.2.3 性能檢測與表征53
• 7.3 結(jié)果與討論53-59
• 7.3.1 粉料的熱重-差熱分析53-54
• 7.3.2 粉料和涂層的形貌分析54-56
• 7.3.3 粉料和涂層的物相分析56-57
• 7.3.4 輻射率檢測57
• 7.3.5 機械性能檢測57-59
• 7.4 紅外輻射涂層的應(yīng)用推廣59-61
• 7.5 本章小結(jié)61-62
• 第8章 結(jié)論與展望62-64
• 8.1 結(jié)論62-63
• 8.2 展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-71
• 附錄 攻讀碩士研究生期間取得的成果71-73
• 致謝73

【參考文獻(xiàn)】

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