利用中低品位原料制备自强化瓷的研究

发布时间：2018-04-04 16:22

  本文选题：中低品位原料　切入点：磷酸三钙　出处：《华南理工大学》2015年硕士论文

【摘要】：近些年,我国陶瓷行业有了较大发展,已是世界陶瓷生产大国,但却不是陶瓷生产强国。面对的主要挑战有:陶瓷生产的烧成温度较高,能耗较大;产品的强度、韧性较低;优质的原料日益减少。传统的长石质陶瓷材料中,晶相主要为石英和莫来石,玻璃相为硅酸盐玻璃,石英的热膨胀系数为11×10-6/℃,莫来石为5.7×10-6/℃,玻璃相为5.3~5.8×10-6/℃,热膨胀系数的差异造成产品在冷却过程中各相收缩不匹配,易出现微裂纹,降低产品的强度等。中低品位原料的铝元素含量较低,铁、钛等杂质元素含量较高,因而很难在陶瓷中得到应用。为提高陶瓷材料的强度,同时使中低品位原料得到利用,本课题以Ca3(PO4)2-Si O2-Al2O3相图为基础,在中低品位原料中掺入磷酸三钙,使瓷体中生成钙长石(热膨胀系数为4.82×10-6/℃),玻璃相转变为硅酸盐和磷酸盐复合玻璃相(热膨胀系数为5.6~6.2×10-6/℃)。因此本课题首先分别选用不同品位的高岭土,掺入磷酸三钙,研究其对试样晶相和玻璃相组成、显微结构、白度等的影响规律。通过对高岭土煅烧产物的研究及热力学计算,在Ca3(PO4)2-Si O2-Al2O3体系中,钙长石会优先于莫来石生成,当温度较高时,一部分钙长石会熔融,一部分能够反应生成莫来石,同时莫来石主要为针状结构;石英含量减少,烧结温度降低;当高岭土中铁含量较高时,试样白度有一定程度提高。其次选用品质较差的陶瓷坯料,掺入磷酸三钙,调控瓷体显微结构及性能,制备了自强化瓷。研究了瓷体的外貌、吸水率、体积密度、抗弯强度等,结果显示:磷酸三钙掺入量为5%、煅烧温度为1200-1240℃时可以制备出外观形貌良好、性能优异的自强化瓷,1220℃烧成后,抗弯强度达最大值108.2MPa,比原坯料最佳烧成温度1320℃煅烧时高19MPa,同时其晶相主要由细小的石英颗粒、相互交联的针状莫来石和棒状钙长石组成。在该配方基础上分别掺入3%改性高岭土和3%烧成添加剂,增加瓷体中针状莫来石的含量,进一步调控瓷体显微结构,结果显示:1220℃煅烧时瓷体外观形貌良好,抗弯强度分别达到最大值115.5MPa和114.9MPa,进一步提高了自强化瓷的强度。
[Abstract]:In recent years, China's ceramic industry has a great development, has been a large country in the world ceramic production, but not ceramic production power.The main challenges are: high sintering temperature and high energy consumption in ceramic production; low strength and toughness of products; and decreasing quality raw materials.In the traditional feldspar ceramic materials, the crystalline phase is mainly quartz and mullite, the glass phase is silicate glass, the thermal expansion coefficient of quartz is 11 脳 10-6 / 鈩，

本文编号：1710735