电瓷显微结构及其对机械性能的影响

发布时间：2017-09-05 06:04

  本文关键词：电瓷显微结构及其对机械性能的影响

  更多相关文章： 电瓷 机械性能 显微结构 物相组成 烧成 有限元分析

【摘要】：作为输变电系统不可或缺的组成部分,电瓷在我国特高压输电工程、电气化铁路工程建设等方面发挥着十分重要的作用。如何有效提高电瓷材料的机械性能等级和可靠性是成为未来行业内一个亟需解决的问题。本文利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等检测手段,对电瓷的显微结构,包括微观结构组成及其形态、大小和分布,物相种类及含量进行系统的分析,从而对电瓷材料机械性能的变化规律给出合理的解释,探讨提高电瓷材料力学性能及质量稳定性的可能途径。获得如下几点结论：(1)分析比较多次烧成硅质瓷和铝质瓷电瓷材料的弯曲强度及分散性数据发现：材料的弯曲强度随烧成次数增加逐渐降低,分散性则依次增大。多次烧成后微观结构中无异常地晶体长大现象；硅质瓷中莫来石-石英晶体部分溶解,玻璃相含量增加44.72%,且围绕石英颗粒的裂纹出现扩展和聚集,导致其弯曲强度下降较快；铝质瓷刚玉-莫来石含量约占2/3,物相组成变化不大,整体结构变得稍疏松,出现明显的裂纹。(2)分别掺杂2wt%ZnO、TiO2、ZrSiO4的硅质瓷,玻璃相含量减少均超过50%,二次针状莫来石晶体生长明显,使得样品弯曲强度增长10%～25%,同时烧结密度提高,开口气孔率降低约50%,整体微观结构致密性和均匀化得到改善。(3)电瓷烧成时,坯体的温度场分布始终滞后于窑炉；坯体中心及外缘位置与窑炉之间存在温度差,且随升温过程的进行逐渐增大；在保温阶段中温差则逐渐缩小。通过对失效瓷样的分析,利用ANSYS有限元对电瓷材料的烧成过程进行模拟分析,提出并试验了延长保温时间或提高烧成温度,结果发现：延长高火保温时间或提高烧成温度均有利于瓷样整体显微结构的致密性和均匀化,瓷样中心位置的莫来石也发育良好。
【关键词】：电瓷 机械性能 显微结构 物相组成 烧成 有限元分析
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM21
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-26
• 1.1 前言10-11
• 1.2 电瓷概述11-17
• 1.2.1 瓷绝缘子分类11-12
• 1.2.2 瓷绝缘子生产工艺12-13
• 1.2.3 电瓷材料的发展历程13-17
• 1.3 电瓷材料的烧成及显微结构特征17-23
• 1.3.1 电瓷材料的烧成17
• 1.3.2 电瓷烧成过程中的显微结构演化17-19
• 1.3.3 电瓷材料的显微结构特征19-22
• 1.3.4 电瓷材料的性能与显微结构的关系22-23
• 1.4 选题背景及研究内容23-26
• 1.4.1 研究背景23-25
• 1.4.2 研究内容25-26
• 第2章 实验26-33
• 2.1 实验主要原料及仪器设备26-27
• 2.1.1 主要原材料26
• 2.1.2 主要仪器设备26-27
• 2.2 工艺过程27-33
• 2.2.1 实地调研27
• 2.2.2 样品制备27-29
• 2.2.3 机械性能测试29-30
• 2.2.4 密度及气孔率的测定30-31
• 2.2.5 微结构分析31
• 2.2.6 物相及其含量分析31
• 2.2.7 数值模拟计算31-33
• 第3章 多次烧成对电瓷机械性能的影响33-43
• 3.1 引言33-34
• 3.2 样品弯曲强度及分散性的变化34-36
• 3.3 样品密度的变化36
• 3.4 样品显微结构特征的变化36-40
• 3.5 样品物相种类及含量的变化40-42
• 3.6 本章小结42-43
• 第4章 添加助剂对电瓷机械性能的影响43-52
• 4.1 引言43-44
• 4.2 添加剂对电瓷弯曲强度及分散性的影响44-46
• 4.3 添加剂对电瓷样品密度和气孔率的影响46
• 4.4 添加剂对电瓷显微结构的影响46-49
• 4.5 添加剂对电瓷物相组成及含量的影响49-50
• 4.6 本章小结50-52
• 第5章 电瓷烧成工艺的优化52-65
• 5.1 引言52-53
• 5.2 失效电瓷显微结构特征53-57
• 5.2.1 强度失效53-54
• 5.2.2 电弧失效54-57
• 5.3 电瓷烧成过程的理论模拟计算57-64
• 5.3.1 热力学数值计算方法57-58
• 5.3.2 有限元计算参数的选择58-59
• 5.3.3 模拟计算结果及分析59-64
• 5.4 本章小结64-65
• 结论65-67
• 参考文献67-74
• 致谢74-75
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文75-76
• 附录B 攻读学位期间参与的科研项目76

，

本文编号：796243