富氧全氧气氛烧成陶瓷的显微结构与性能研究-材料学专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 武汉理工大学硕士学位论文 独 创 性 声 明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示了谢意。 签 名： 日 期： 学位论文使用授权书 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的 全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制 手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有 关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息 服务。  （必威体育官网网址的论文在解密后应遵守此规定） 研究生（签名）： 导师（签名）： 日期 武汉理 武汉理工大学硕士学位论文 摘 要 富氧/全氧燃烧属于“工程热物理”领域的一项高效燃烧技术，广泛应用于 高温热工设备。由于富氧/全氧燃烧能加快燃料燃烧速度，提高窑炉热效率、温 度而达到“节能”的目标，因此引起国内外学者的广泛关注。陶瓷工业中利用 富氧/全氧燃烧技术可以实现陶瓷生产过程的“节能减排”。国内外关于富氧/全 氧燃烧对烧成试样显微结构及性能的影响鲜有研究，因此本文以 K2O-Al2O3-SiO2 系陶瓷为研究对象，研究富氧/全氧烧成气氛对陶瓷试样的显微结构与性能影响。 本实验通过改变燃料-天然气燃烧产物-CO2、H2O 及 N2 三者之间的体积浓度 百分比来模拟不同 O2 浓度的富氧/全氧燃烧气氛，旨在探讨研究模拟富氧气氛中 O2 浓度变化、工艺制度-烧结温度、保温时间对陶瓷试样的显微结构与性能影响， 寻找出最优烧成制度同时达到优化试样显微结构性能和节能减排的目的。 本实验利用 TG-DSC、XRD、SEM 及 FT-IR 研究了陶瓷试样的显微结构， 采用三点弯曲法、阿基米德原理等分析测试了陶瓷试样的性能-抗折强度、密度 和耐酸性能等，同时亦从理论上分析计算了不同 O2 浓度烧成气氛的辐射率。 与普通空气（21 %O2）烧成相比，富氧、全氧气氛烧成陶瓷试样的结构愈 加致密继而赋予材料更高的性能。富氧气氛烧成时，O2 浓度增加对于陶瓷试样 晶相的形成、结构的均匀致密及性能的提高具有促进作用。 陶瓷组分中，Al2O3/SiO2 的适当增加有利于结构的致密，本实验 Al2O3 含量 为 20.92 wt%时性能达到最优，但继续增加 Al2O3 含量，[AlO6]基团的“阻碍” 作用使得陶瓷试样的结构均匀致密度降低、强度减小。 陶瓷制备时，适当提高成型压力有利于陶瓷烧结体结构的致密，本实验中 最佳成型压力为 25 MPa，继续增大则易产生“压制裂纹”而对陶瓷烧结产生不 利影响，使得试样的性能降低。陶瓷烧成时，适当提高烧结温度或延长保温时 间有利于试样结构及性能的优化，但过度升高烧结温度、延长保温时间反而得 不到高强度和均匀致密结构的陶瓷试样。与普通空气烧成相比，全氧气氛烧成 时，陶瓷试样达到最优性能时烧结温度降低 50 ℃或者保温时间减小 15 min，且 最优性能有所增加。 综合考虑性能测试结果及氧气制备成本可知：25 %O2 浓度富氧气氛烧成最 为经济，同时亦能获得结构致密、较优性能的陶瓷试样。 关键词：富氧/全氧气氛，K2O-Al2O3-SiO2 系陶瓷，结构，性能 I Abstract Oxygen-enriched combustion and oxy-fuel combustion are innovative technologies which belong to the area of engineering thermo-physics and applied in high temperature thermal equipment. The advantages attributed to oxygen-enriched or oxy-fuel combustion include increased productivity and energy efficiency, with reduced exhaust gas volume and pollutant emissions. The application of oxygen-enriched or oxy-fuel technology in the ceramic industry is beneficial to the energy-sa