水化硅酸钙增韧陶瓷工艺及机理

发布时间：2017-08-22 09:48

  本文关键词：水化硅酸钙增韧陶瓷工艺及机理

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【摘要】：水化硅酸钙材料具有较低的导热系数、较好的高温热性能、较小的容重、良好的原料易得性以及结构的多样性,广泛应用于冶金工业、建筑工业、化学工业等领域,是一类用途非常广泛的无机非金属材料。陶瓷材料具有脆性,因此其增韧化一直是陶瓷材料研究的热点和亟待解决的问题。本研究以粉煤灰资源化利用过程中产生的副产物硅酸钠碱性溶液为原料,采用易于调控材料物相和微观结构的动态水热法制备多种水化硅酸钙材料,并研究其在陶瓷增韧化中的应用。论文取得的主要创新性成果如下：(1)获得了不同因素对水化硅酸钙产物物相和形貌的影响规律,建立了不同水化硅酸钙物相和形貌的调控方法,确定了由脱硅液制备水化硅酸钙晶须的反应较优条件为：碱浓度80 g/L以下,反应温度为220℃,反应时间为6 h,铝硅摩尔比0.06以下,钙硅摩尔比为0.9,此时水化硅酸钙晶须纯度可达80%以上,晶须长度可达20μm；(2)开发了以不同物性的水化硅酸钙为原料制备高性能钙长石陶瓷的新工艺,并研究了陶瓷原料的成分、粒度、热性能等因素对陶瓷制品的性能的影响规律,证实了掺加硅酸钙晶须的陶瓷试样强度最高,吸水率最低,成功获得了抗折强度达45 MPa的增韧陶瓷；(3)系统研究了水化硅酸钙晶须增韧陶瓷机理,研究表明,在烧结过程中,均发生了水化硅酸钙脱水生成硅灰石以及硅灰石与偏高岭土反应生成钙长石和方石英的反应,但以晶须作为原料时,其晶须结构可以在烧成过程中支撑坯体骨架,其中大部分参与反应生成钙长石,未反应的部分则与钙长石共同增加坯体强度,并且晶须能够诱导钙长石晶体生成,使得钙长石发育为长针状结构；(4)成功进行了硅酸钙陶瓷的扩试试验,结果表明,硅酸钙陶瓷制备新工艺与传统陶瓷砖生产工艺衔接性好,产品性能完全符合国家标准。
【关键词】：水化硅酸钙 晶须 陶瓷 增韧
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ174.1
【目录】：

• 学位论文数据集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-17
• 第一章 绪论17-27
• 1.1 水化硅酸钙材料简介17-21
• 1.1.1 水化硅酸钙的物相组成17-18
• 1.1.2 水化硅酸钙的微观结构18
• 1.1.3 水化硅酸钙的微观形貌18-19
• 1.1.4 水化硅酸钙的合成方法19-20
• 1.1.5 水化硅酸钙的用途20-21
• 1.2 钙长石陶瓷的研究21-23
• 1.2.1 钙长石的性质21
• 1.2.2 钙长石陶瓷的制备21-23
• 1.3 增韧陶瓷的研究23-25
• 1.3.1 陶瓷增韧方法及机理23-25
• 1.3.2 晶须增韧陶瓷研究现状25
• 1.4 本论文的研究目的及主要研究内容25-27
• 1.4.1 研究目的25-26
• 1.4.2 研究内容26-27
• 第二章 粉煤灰脱硅液制备水化硅酸钙影响因素27-45
• 2.1 引言27
• 2.2 实验原理27
• 2.3 实验部分27-29
• 2.3.1 实验设备27-28
• 2.3.2 分析仪器28
• 2.3.3 实验原料28-29
• 2.3.4 实验方法29
• 2.3.5 分析方法29
• 2.4 粉煤灰脱硅液合成水化硅酸钙不同因素的影响规律29-43
• 2.4.1 碱浓度对产物组成及形貌影响29-32
• 2.4.2 合成温度对产物组成及形貌影响32-35
• 2.4.3 反应时间对产物组成及形貌影响35-38
• 2.4.4 钙硅摩尔比对产物组成及形貌影响38-40
• 2.4.5 铝硅摩尔比对产物组成及形貌影响40-43
• 2.4.6 硅酸钙晶须成分分析43
• 2.5 本章小结43-45
• 第三章 钙长石陶瓷的制备45-63
• 3.1 引言45
• 3.2 实验原理45
• 3.3 实验部分45-51
• 3.3.1 实验设备及分析仪器45-47
• 3.3.2 实验原料与试剂47-49
• 3.3.3 实验方法49
• 3.3.4 陶瓷试样的物理性能测试49-50
• 3.3.5 分析方法50-51
• 3.4 不同物性水化硅酸钙对陶瓷性质影响51-56
• 3.4.1 陶瓷粉料成分分析51
• 3.4.2 陶瓷粉料粒度分析51-52
• 3.4.3 陶瓷粉料热性能分析52-54
• 3.4.4 陶瓷试样物相组成分析54-55
• 3.4.5 陶瓷试样微观形貌分析55-56
• 3.5 不同制备条件对陶瓷试样晶相及性能影响56-60
• 3.5.1 烧成温度对陶瓷试样抗折强度及吸水率影响56-58
• 3.5.2 不同掺量对陶瓷试样抗折强度及吸水率影响58-60
• 3.6 本章小结60-63
• 第四章 水化硅酸钙晶须制备增韧陶瓷机理63-71
• 4.1 引言63
• 4.2 实验部分63-64
• 4.2.1 实验设备63-64
• 4.2.2 原料与试剂64
• 4.2.3 实验方法64
• 4.3 水化硅酸钙晶须增韧陶瓷机理分析64-69
• 4.3.1 烧成温度对CSH-220试样物相组成的影响64-65
• 4.3.2 烧成温度对CSH-220试样微观形貌的影响65-67
• 4.3.3 烧成温度对CSH-220试样性能的影响67-69
• 4.4 本章小结69-71
• 第五章 扩试71-79
• 5.1 引言71
• 5.2 实验部分71-72
• 5.2.1 实验原料和试剂71
• 5.2.2 实验方法71-72
• 5.3 硅钙陶瓷扩试试验72-76
• 5.3.1 不同掺量水化硅酸钙对陶瓷砖性质的影响72-73
• 5.3.2 不同球磨方式对陶瓷砖性质的影响73-74
• 5.3.3 不同烧成温度对陶瓷砖性质的影响74-75
• 5.3.4 坯体的釉料适应性75-76
• 5.3.5 性能测试76
• 5.4 本章小结76-79
• 第六章 结论及展望79-81
• 6.1 结论79-80
• 6.2 展望80-81
• 参考文献81-85
• 致谢85-87
• 研究成果及发表的学术论文87-89
• 作者及导师简介89-90
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书90-91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：718457