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利用粉煤灰和铝粉合成多孔莫来石的研究

作　者: 贾启辉
导　师: 刘家臣
学　校: 天津大学
专　业: 材料学
关键词: 莫来石铝粉粉煤灰除杂
分类号: TQ175.712.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本实验利用铝粉和粉煤灰合成多孔莫来石,对成孔机理和影响因素进行研究。并且因为粉煤灰中的过多杂质对多孔莫来石的性能有损害,在进一步的研究中利用盐酸和铝粉对粉煤灰进行综合除杂,进而探讨此方法合成多孔莫来石的机理和影响因素。得到如下结论:利用铝粉的高活性合成多孔莫来石可将烧结温度降低100oC,节约了合成工艺成本。Al粉在温度升高时,因为发生氧化反应使试样体积膨胀,温度升高至烧结温度(1500oC)时,之前的膨胀量会补偿在此温度下的体积收缩,在宏观上仍然体现为线性膨胀,进而形成气孔。对铝粉和粉煤灰合成多孔莫来石进行研究,发现试样通过在1300oC保温30min进而在1500oC烧结,并且保温时间设定为4h的物理性能和微观结构综合性能最优,此时原料中粉煤灰和铝粉质量比为89.5:10.5。Mg粉添加量为2wt%时,试样的综合性能最优,开气孔率为30.7%,抗弯强度为47.9MPa,Mg粉的添加有助于柱状莫来石的形成,进而其骨架作用利于在温度升高时的孔形状的稳定。利用盐酸和铝粉对粉煤灰综合除杂效果优于传统的盐酸单纯除杂,除杂后烧结试样因为原料中Fe元素的去除,提高了最高使用温度(1600oC)。此外此种方法合成多孔莫来石的成孔机理为烧结试样在高温生成气体,进而形成气孔。通过对铝粉和盐酸综合除杂粉煤灰合成多孔莫来石进行研究,40ml盐酸用量下除杂后得到的原料在成型压力10KN干压后得到的坯体在1500oC保温4h烧结而成的多孔莫来石综合性能最优,其中开气孔率为51.9%,抗弯强度为38.5MPa。并且此种条件合成的试样在1400oC回火4h后,其中的莫来石相含量未发生变化,气孔率和抗弯强度基本一致,这说明铝粉和盐酸综合除杂合成的多孔莫来石性能优于未进行除杂合成的试样,并且在低温(1400oC)下能正常使用,满足性能要求。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章前言  7-8
第二章文献综述  8-20
  2.1 粉煤灰的形成和成分分析  8-10
    2.1.1 粉煤灰的形成  8
    2.1.2 粉煤灰的成分分析  8-10
  2.2 粉煤灰综合应用的研究进展  10-12
    2.2.1 国内粉煤灰综合应用的研究进展  10-11
    2.2.2 国外粉煤灰综合应用的研究进展  11-12
  2.3 粉煤灰的预处理方法  12-13
  2.4 多孔陶瓷的种类和性能  13-15
    2.4.1 多孔陶瓷的分类  13-14
    2.4.2 多孔陶瓷的性能及其测量指标  14-15
  2.5 多孔陶瓷的成型及其制备方法  15-17
    2.5.1 造孔剂法成孔工艺及其特点  15-16
    2.5.2 有机泡沫浸渍成型工艺及其特点  16-17
  2.6 国内外多孔莫来石陶瓷的研究进展  17-18
  2.7 课题的提出  18-20
第三章实验设计与研究方法  20-27
  3.1 实验原料与设备  20-21
  3.2 实验设计  21-22
  3.3 实验工艺流程  22-25
    3.3.1 铝粉和粉煤灰合成多孔莫来石的工艺流程  22-23
    3.3.2 盐酸和铝粉综合除杂粉煤灰合成多孔莫来石的工艺流程  23-25
  3.4 测试与表征  25-27
    3.4.1 粉煤灰中主要氧化物含量的测定  25-26
    3.4.2 X射线衍射仪物相分析  26
    3.4.3 SEM扫描电镜显微形貌分析  26-27
第四章实验结果与讨论  27-53
  4.1 粉煤灰与氧化铝烧结的研究  27-30
  4.2 粉煤灰与铝粉合成多孔莫来石的研究  30-39
    4.2.1 粉煤灰与铝粉合成多孔莫来石的烧结过程分析  30-32
    4.2.2 原料配比对粉煤灰和铝粉合成多孔莫来石陶瓷的影响  32-33
    4.2.3 烧结制度对粉煤灰和铝粉合成多孔莫来石陶瓷的影响  33-36
    4.2.4 保温时间对粉煤灰和铝粉合成多孔莫来石陶瓷的影响  36-37
    4.2.5 Mg粉掺杂对粉煤灰和铝粉合成多孔莫来石影响  37-39
  4.3 粉煤灰的预处理（除杂）合成多孔莫来石  39-53
    4.3.1 粉煤灰的预处理过程  39-40
    4.3.2 粉煤灰的预处理合成多孔莫来石的成孔机理  40-44
    4.3.3 烧结温度对粉煤灰预处理合成多孔莫来石的影响  44-46
    4.3.4 保温时间粉煤灰预处理合成多孔莫来石的影响  46-47
    4.3.5 成型压力对合成多孔莫来石的影响  47-48
    4.3.6 盐酸用量对粉煤灰预处理合成多孔莫来石性能的影响  48-50
    4.3.7 多孔莫来石陶瓷的在高温下的性能  50-51
    4.3.8 多孔莫来石陶瓷的在低温下的性能  51-53
第五章结论  53-54
参考文献  54-59
发表论文和参加科研情况说明  59-60
致谢  60

利用粉煤灰和铝粉合成多孔莫来石的研究

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