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镁质强化瓷的研究

作　者: 李辉
导　师: 王志义
学　校: 青岛科技大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 强化瓷滑石钠长石原顽辉石 T-ZnO晶须增韧增强
分类号: TQ174.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

本文在对Na₂O—MgO—Al₂O₃—SiO₂相图详细解析的基础上,确定了日用镁质强化瓷的新的坯料组成,研制出了白度好、机械强度高（220MPa）、烧成温度范围宽（40℃）、热稳定性好的镁质强化瓷,并研制成功了适于日用镁质瓷使用的低温熔块釉,实现了日用镁质瓷的二次烧成。另外,本试验还对T—ZnO晶须增韧增强镁质强化瓷基体进行了尝试研究。对MgO—Al₂O₃—SiO₂三元系统相图分析表明,对日用滑石瓷而言,其坯体组成点位于相图中偏高岭（Al₂O₃·2SiO₂）—偏滑石（3MgO·4SiO₂）连线上,位置近于方石英—原顽辉石的界限处。研究表明,当偏滑石（3MgO·4SiO₂）/偏高岭（Al₂O₃·2SiO₂）>4时,坯体有较宽的烧成温度范围,以此为依据确定坯体中粘土的用量在15%左右。对Na₂O·Al₂O₃·2SiO₂—2MgO·SiO₂—SiO₂三元系统相图分析表明,当滑石（3MgO·4SiO₂）和钠长石（Albite）的用量比例在7.2～2.7之间时,组成点处于原顽辉石初晶区,且等温线较稀疏,通过调整坯料组成,坯体可以在较宽的温度范围烧结。在此基础上,制定了一系列的坯料组成,并对试样的体积密度、抗弯强度、抗冲击韧性和变形度进行了综合实验和分析,确定了合理的坯料组成。以高岭石和滑石的标准TG/DTA为依据,对坯料进行了TG/DTA分析,制定了合理的烧成制度。本试验采用注浆成型工艺并对两种制浆工艺——料先细磨,后混浆,各种原料共混磨—行了详细研究。结果表明:前者制备试样的抗弯强度较后者提高20%左右,所以本试验采用了前一种制浆方法。晶相分析（XRD）表明,强化瓷胎体晶相完全为原顽辉石,并无方石英存在。断面显微结构观察（SEM）表明,坯体中的晶相量达到50%以上,并且晶粒均匀细化,粒度在10μm左右,其余为强化的玻璃相,基体中存有极少量近似球状的微小气孔,这是坯体机械强度高、热稳定性好的物质基础。尝试采用T—ZnO晶须增韧增强镁质瓷坯体。但实验并未达到预期的结果,分析原因,推测可能是由于氧化锌参与了液相反应所导致。

全文目录

前言  9-11
镁质强化瓷的研究  11-52
  第一章文献综述及课题选择  11-23
    1 文献综述  11-21
      1.1 陶瓷材料的断裂机理  11-12
      1.2 制作工艺  12-17
        1.2.1 原料制备  12-13
        1.2.2 坯体的成型  13-14
        1.2.3 坯体干燥  14
        1.2.4 致密化烧结  14-16
        1.2.5 烧结过程的控制因素  16-17
      1.3 强化瓷的基本性能  17-18
        1.3.1 热性能  17-18
        1.3.2 机械性能  18
      1.4 国内外强化瓷的研究现状和发展趋势  18-21
    2 本研究的目的和意义  21
    3 本研究的主要内容  21-23
  第二章日用镁质强化瓷坯体组成及性能研究  23-43
    1 实验仪器与原料  23-25
      1.1 实验仪器  23-24
      1.2 原料及化学组成  24-25
    2 实验方法及测试手段  25-28
      2.1 实验方法  26
      2.2 镁质强化瓷试样的性能测试  26-28
        2.2.1 浆料流变性能测试  26
        2.2.2 浆料的粒度分析  26
        2.2.3 陶瓷坯料的加热变化过程  26
        2.2.4 坯体线收缩率测试  26-27
        2.2.5 陶瓷试样的抗弯强度测试  27
        2.2.6 陶瓷试样抗冲击韧性测定  27
        2.2.7 陶瓷试样的变形角度测量  27
        2.2.8 瓷胎的显微结构观察  27
        2.2.9 瓷胎晶相分析  27-28
    3 实验部分  28-43
      3.1 坯料组成的理论分析  28-31
      3.2 坯体基础组成的确定及其性能研究  31-39
        3.2.2 滑石和钠长石的引入量对试样抗弯强度的影响  33-34
        3.2.3 滑石和钠长石的引入量对试样变形度的影响  34-35
        3.2.4 瓷胎的显微结构分析  35-37
        3.2.5 生坯的加热变化及烧成制度的确定  37-39
        3.2.6 小结  39
      3.3 浆料的制备方法及其对胎体性能的影响  39-43
        3.3.1 浆料的制备方法  39-40
        3.3.2 浆料粒度分布及其对机械强度的影响  40-42
        3.3.3 小结  42-43
  第三章釉料及产品的试制  43-46
    1 釉料  43-46
      1.1 釉料的组成  43
      1.2 釉烧对机械强度的影响  43-45
      1.3 镁质强化瓷的产品试制及其理化指标  45-46
  第四章对影响镁质强化瓷性能各项因素的讨论  46-49
    1 本研究镁质强化瓷的显微结构及与机械强度的关系  46
    2 本研究镁质强化瓷的变形度与烧成温度范围  46-48
      2.1 相图基础  47
      2.2 坯料组成的影响  47-48
      2.3 坯料细度的影响  48
    3 关于镁质强化瓷的热稳定性  48-49
  第五章结论  49-50
  参考文献  50-52
T-ZnO晶须增韧镁质强化瓷的研究  52-79
  第一章文献综述及课题选择  52-66
    1.文献综述  52-65
      1.1 陶瓷材料的断裂机理  52-53
        1.1.1 陶瓷材料的理论结合强度  52
        1.1.2 陶瓷材料的裂纹断裂理论  52-53
      1.2 陶瓷材料的增韧增强途径及其机理研究  53-59
        1.2.1 相变增韧  53-55
        1.2.2 纤维韧化  55-57
        1.2.3 短纤维、晶须及颗粒韧化  57-59
        1.2.4 纳米增韧陶瓷材料  59
      1.3 陶瓷基复合材料的研究现状和发展趋势  59-64
      1.4 氧化锌晶须在复合材料中的应用  64-65
        1.4.1 T-ZnO晶须的结构与特性  64
        1.4.2 T-ZnO晶须的应用  64-65
        1.4.3 晶须的分散技术  65
    2.选题的目的和意义  65
    3.本研究的主要内容  65-66
  第二章晶须增韧增强镁质瓷坯体的制备和性能研究  66-74
    1.实验仪器与原料  66-67
      1.1 实验仪器  66-67
      1.2 原料  67
    2.实验部分  67-68
      2.1 T-ZnO晶须的分散  67-68
      2.2 试样的制备  68
    3.性能测试  68-69
      3.1 氧化锌晶须在CMC中的分散  68
      3.2 陶瓷试样的抗弯强度测试  68-69
      3.3 抗冲击韧性测定  69
      3.4 试样的变形角度测量  69
      3.5 显微结构分析  69
    4.结果与讨论  69-74
      4.1 氧化锌晶须在CMC中的分散  69-70
      4.2 晶须含量对基体性能的影响  70-74
  第三章结论  74-75
  参考文献  75-79
致谢  79-80
攻读硕士学位期间发表的学术论文目录  80

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