艺术陶瓷材料的制备与性能研究

研究了成型压力、SiC微粉添加量和造孔剂含量对多孔陶瓷体积密度、显气孔率、常温和高温折弯强度的影响。结果表明,多孔陶瓷适宜的成型压力为100MPa,此时,陶瓷材料具有较高的折弯强度和体积密度以及低的显气孔率;随着SiC微粉加入量的增加,陶瓷试样的常温和高温抗折强度都呈现出先增加后减小,然后又逐渐增加的特征,当SiC微粉加入量为40%时,陶瓷试样具有较高的常温和高温折弯强度,且此时的体积密度较高、显气孔率较低。随着造孔剂加入量的增加,陶瓷试样的体积密度逐渐减小,而显气孔率逐渐增加,陶瓷试样的常温和高温抗折强度都呈现逐渐减小的特征;加入相同量的造孔剂的情况下,陶瓷试样的高温抗折强度高于常温抗折强度。     

MgO加入量和烧成温度对镁橄榄石材料物相组成和性能的影响

在镁橄榄石细粉中加入不同含量的电熔镁砂,以树酯为结合剂,在不同温度下进行烧成,制备镁橄榄石耐火材料.对烧成制品的物相组成、显气孔率、体积密度和常温耐压强度进行检测,研究不同电熔镁砂含量和烧成温度所制镁橄榄石的物相组成和性能.结果表明,随着镁砂含量的增加,镁橄榄石耐火材料的显气孔率逐渐增大;随着烧成温度的提高,镁橄榄石耐火材料的显气孔率逐步降低,有利于加速其合成.     

热裂解多孔陶瓷球负载催化剂制备及物性研究

针对煅烧白云石作为生物质热裂解催化剂时,存在机械强度低、容易破碎等不足,提出以白云石和石英砂为骨料,炭粉为造孔剂,硼酸锌为助熔剂,羧甲基纤维素为黏结剂,采用添加造孔剂法制备生物质催化热裂解用的多孔陶瓷球,并对炭粉质量分数变化对多孔陶瓷球的气孔率、堆密度、抗压强度、抗热震性、热导率等的影响规律进行研究.结果表明:在试验范围内,随着炭粉质量分数的增加,气孔率几乎呈直线增大,堆积密度和抗压强度逐渐降低;在相同测试温度下,多孔陶瓷球的抗热震性不断下降,并且在400℃和600℃时,抗热震性随着炭粉质量分数的增加几乎直线下降;当炭粉质量分数较低时,热导率的下降趋势并不明显,但在炭粉质量分数增加到10%以后,热导率会急剧减小;炭粉质量分数变化对多孔陶瓷球的热膨胀性影响很小.     

轻质陶瓷隔热材料的制备及其性能表征

以短切莫来石纤维为原料,硅溶胶为黏结剂,采用浸渍过滤的方法制备陶瓷隔热材料.该材料气孔率高达89.95%,体积密度仅为0.262 g/cm3,常温耐压强度为338.16 kPa,200 ℃下导热系数λ为0.067 W/(m·K),具有轻质多孔陶瓷隔热材料的典型特点.     

纳米多孔结构单晶硅热电薄膜声子热导率数值研究

为降低多孔热电薄膜的热导率来提升其热电转换效率,基于离散坐标法和松弛时间近似模型求解声子Boltzmann输运方程,对单晶硅纳米多孔热电薄膜声子热导率进行了数值研究,获得了多孔硅薄膜厚度、孔隙率、边界镜面率和声子散射边界面积对其热导率的影响规律,讨论了孔隙率、多孔薄膜厚度对薄膜各向异性导热特性的影响。结果表明:随着孔隙率的增加及薄膜厚度的减小,热导率逐渐降低;当孔隙率增加到64%,且硅薄膜厚度减小到块材料硅声子平均自由程的1/10时,与块材料热导率相比,薄膜热导率至少下降两个数量级。通过分析多孔薄膜中的热流分布特性,提出了优化设计薄膜多孔结构的方法,为设计低热导率高效热电薄膜提供了理论依据。     

铝、硅添加对方镁石-铝镁尖晶石质免烧耐火材料性能的影响

采用电熔镁砂和电熔尖晶石为主要原料,以葡萄糖和水合硫酸铝为复合结合剂,以金属铝粉和单质硅为添加剂,制备方镁石-铝镁尖晶石质免烧耐火材料,研究了不同热处理温度下铝加入量及硅铝复合添加对耐火材料显微结构、烧结性能及力学性能的影响。结果表明,随着铝粉加入量的增加,方镁石-铝镁尖晶石免烧耐火材料经不同温度处理后的线膨胀率、常温抗折强度和常温耐压强度增加,并且高温抗折强度也不断提高;另外,金属铝和单质硅的添加会引起耐火材料在升温过程中的增重并减少材料的体积膨胀,从而进一步提高材料的常温力学性能。     

建筑陶瓷成型与烧成过程导热性能的研究

研究了彩釉砖成型与烧成过程中导热系数的变化。实验结果表明，在一定的工艺条件下，对于化学组成近似的彩釉砖坯体，其室温时导热系数随着成型压力和含湿量的增加而非线性地增大；在其烧成过程中导热系数随着温度的升高和气孔率的降低而增大，却随着玻璃相量的增加而减小；在烧结温度范围内随着气孔率出现最小值时，导热系数出现最大值。据此，导热性能的测试方法可作为优化烧成制度的一种新的实验手段。     

Cr2O3含量对凝胶粉结合铝镁不烧砖力学性能的影响

以各种粒径的棕刚玉、白刚玉(＜0.047mm)、镁砂细粉和α-Al2O3为主要原料,铝凝胶粉为结合剂,研究了了Cr2O3粉加入量对精炼钢包铝镁不烧砖线变化率、抗折强度、耐压强度、显气孔率、体积密度和高温抗折强度的影响,并借助XRD和SEM研究了不烧砖的物相组成和显微结构.结果表明:随着Cr2O3粉加入量的增加,材料烘干后的显气孔率降低,体积密度上升,而强度变化不明显;高温处理后,当Cr2O3加入量为超过1%后,材料的抗折耐压强度逐渐降低;高温抗折强度也是先增大、后降低.本实验条件下,Cr2O3粉加入量在1%时,不烧砖的性能较好.     

隔热涂层对磨床主轴动静压轴承热变形的影响研究

为了减少热变形,提高高速精密磨床砂轮主轴系统的精度,将隔热涂层应用于深浅油腔动静压轴承.应用FLUENT和ANSYS两个有限元软件联合仿真分析了不同厚度与不同热导率的隔热涂层在不同的动静压轴承供油压力、主轴转速等因素下的轴承热-结构特性.结果表明:动静压轴承的温度和热变形以及它们的均布程度,都随着隔热涂层厚度的增大逐渐降低,随着隔热涂层热导率的减小而减小,随着轴承供油压力的增加而减小,随着轴承主轴转速的减小而减小;隔热涂层还具有均化轴承温度场和热变形分布的作用.高性能隔热涂层将明显降低轴承主轴热变形并且使其热变形均布,最终明显提高高速精密磨床砂轮主轴系统的加工精度.     

激光脉冲法研究多孔SiO2薄膜的纵向热导率

采用激光脉冲法成功地测量了Si基底上多孔SiO2 薄膜的纵向热导率 .致密SiO2 薄膜的热导率测试数据与已有多篇文献报导值一致 .对多孔SiO2 薄膜的热导率测试结果表明 :薄膜化有利于降低材料的热导率 ,提高隔热效果 ;随着孔率增大 ,薄膜热导率明显下降 ;溶胶 凝胶法制备的孔率为 4 0 %的SiO2 多孔薄膜的热导率为 0 11W /m·K ,属隔热材料 .     

聚酰亚胺不对称多孔膜的制备及表征

采用非溶剂诱导相转化法制备具有低导热系数的聚酰亚胺(PI)不对称多孔膜,考察成膜温度、涂膜厚度对聚酰亚胺多孔膜形貌和结构的调控作用及对各项性能的影响。采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、热机械分析仪(TMA)、热重分析仪(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)等对制备的聚酰亚胺多孔膜的热稳定性、孔结构与形貌等进行表征。结果表明:采用非溶剂诱导相转化法制备的聚酰亚胺多孔膜为不对称膜,且具有较低的导热系数;随着成膜温度的升高,薄膜的孔结构由指状孔逐渐变为海绵状孔,薄膜孔隙率由84.5%下降至72.5%,材料的导热系数由0.041 7 W/(m·K)降低至0.036 3 W/(m·K)后又升高;随着涂膜厚度的增大,指状孔与海绵状孔的孔径都增大,由于海绵状孔的数量增加,导致薄膜孔隙率下降,导热系数呈先降低后增大的趋势;孔隙率为86.6%时,导热系数低至0.032 6 W/(m·K)。     

TiO2含量对Al2O3-C质耐火材料性能的影响

碳复合耐火材料是现今耐火材料的发展方向之一,因为引入石墨,使材料具有较高的强度和良好的抗渣侵蚀性能,但碳本身在高温下易被氧化,这一特点限制了其使用寿命的进一步提高.以不同粒度的刚玉和石墨为骨料,以金属Si粉、Al粉和SiC微粉为抗氧化剂,以酚醛树脂为结合剂,研究不同含量的TiO2对Al2O3-C质耐火材料性能的影响.结果表明,随着TiO2含量的增加,Al2O3-C质耐火材料的耐压强度提高,其显气孔率和体积密度的变化不大;一定含量的TiO2有助于提高Al2O3-C质耐火材料的高温强度和抗氧化性能.     

介孔二氧化硅球形孔内近场辐射换热

介孔二氧化硅基材内含不连续且均匀分布的球形孔。由于孔径小于热辐射特征波长,近场辐射作用不容忽视。本文基于涨落耗散理论和并矢格林函数,计算介孔二氧化硅球形孔内的近场辐射换热,由此得到的近场辐射的当量导热系数,将进一步用来修正介孔二氧化硅的有效导热系数。采用稀介质孔隙率加权模型耦合球形孔内近场辐射当量导热系数、孔内受限气体导热系数及介孔二氧化硅基材导热系数,得到介孔二氧化硅的有效导热系数,并进一步考察了孔径和温度的影响。研究结果表明,在介观尺度下,其辐射热流比宏观尺度下要高2~7个数量级。球形孔内近场辐射的热流及当量导热系数随着孔径的增加呈指数衰减,随着温度的升高而增大。介孔二氧化硅的有效导热系数随着孔隙率的增加逐渐减小,随着温度的升高缓慢增加。孔径越小,近场辐射的作用越显著,不容忽视。当孔径大于50 nm时,尺寸效应逐渐消失。     

辽宁省主要城市浅层地温能赋存条件及特征

为研究岩土体的热物理参数变化规律等浅层地温能赋存特征,运用现场热响应试验和实验室测试分析等研究手段对岩土体导热系数(热导率)、孔隙度、比热容等参数进行科学分析,利用IGSHPA线热源模型和INGERSOll圆柱热源模型开展导热系数变化特征分析.研究结果显示,区内地层平均导热系数为1.68～3.44 W·(m·K)~(-1),高值区位于基岩山区.地层初始地温范围为10.80～15.80℃,高值区位于东、西两侧基岩山区及山前地带.在天然含水率条件下,岩土体的导热系数随含水率、颗粒密度、孔隙度的变化规律趋势明显,即随含水量的增大而逐渐减小,随颗粒密度的增加而增大,随孔隙度的增加而逐渐降低.随钻孔直径的增加,钻孔导热系数减小,钻孔热阻明显增加.以与初始地温差1.0°作为地温恢复的标准,黏性土地层恢复期需要5d,中粗砂地层恢复期为3d;以与初始地温差0.5°作为地温恢复的标准,黏性土地层恢复期需要15d,中粗砂地层恢复期为7d.     

纳米碳酸钙加入量对刚玉质浇注料性能的影响

以纯铝酸钙水泥为结合剂,研究纳米碳酸钙的加入量对刚玉质浇注料性能和显微结构的影响.结果表明,添加的纳米碳酸钙在热处理后与基质中的氧化铝反应形成片状的六铝酸钙,影响了浇注料的性能;随着纳米碳酸钙加入量的增加,在110℃热处理后浇注料的显气孔率和体积密度变化不大,耐压强度和抗折强度都略有增大,而在1000、1500、1600℃热处理后,浇注料显气孔率均逐渐增大,相应的体积密度均逐渐减小,耐压强度和抗折强度均逐渐降低.纳米碳酸钙的加入量能提高试样的强度保持率,但热震后试样的强度均明显降低;浇注料经1000～20℃一次水冷后强度保持率逐渐提高,热震性能有所改善;XRD和SEM分析结果表明,在高温热处理过程中纳米碳酸钙与刚玉反应形成片状的六铝酸钙,对结构产生不利影响,从而导致在高温热处理后,随着纳米碳酸钙加入量的增加,浇注料的显气孔率逐渐上升,强度逐渐降低.     

高铝浇注料高温耐磨性影响因素的研究

利用新研制的高温耐磨实验设备,以高铝浇注料为原料,研究了水泥加入量(3%、6%、9%)、热处理温度(600、1 000、1 200 ℃)和临界粒度(5、8、15 mm)对材料高温耐磨性的影响.结果表明,随着水泥含量的增加,试样的磨损体积在常温和1 000 ℃下逐渐减小,1 200 ℃时略有增大.采用ρ-Al2O3微粉代替铝酸钙水泥作结合剂,两者的耐磨性在各试验温度下差别不大. 试样经不同温度热处理后,其磨损量随着试验温度的变化趋势是相似的,即磨损量随着试验温度的升高而降低;经600、1 000 ℃处理后的试样,各试验温度下其磨损量均较小,但经1 200 ℃处理后的试样,其磨损量稍大一些.温度为1 000 ℃时,浇注料的磨损量随着临界粒度的增大而降低;1 200 ℃时,浇注料磨损量随着临界粒度的增大变化不大.     

几种隔热填料在水性涂料中的隔热性研究

为有效选择隔热填料,系统研究了常用的成膜物种类和性质,以及填料的含水量、粒径大小、涂层干燥度等对导热系数的影响。通过对制备涂料涂层导热系数的测定,发现填料的表观密度和涂层干燥度对隔热效果的影响最大。因而在提高涂层的隔热性时,必须在实干状态下,尽可能选择比热小、表观密度适中、内部结构疏松、气孔率高、粒径大的隔热填料来制备热阻隔性涂料。     

复合墙体外表面材料性能对隔热效果的影响

为了探索复合墙体外表面材料对墙体隔热效果的影响,以夏热冬冷地区（赣州）建筑复合墙体为研究对象,建立其在周期性室外气象参数条件下的一维非稳态导热微分控制方程,应用有限元法对复合墙体的传热过程进行数值求解;搭建了复合墙体隔热性能测试平台,通过实测数据验证了数值计算结果的可靠性;采用单因素分析法,研究了复合墙体外表面材料的密度、导热系数、比热对其内表面瞬时温度的影响,结果表明：复合墙体外表面材料的密度对其内表面温度的影响较小;峰值温度的升高速率随材料导热系数增大而减小,峰值温度出现时刻的提前速率随材料导热系数的增大而减小,均呈ae^bλ+ce^dλ规律变化;峰值温度的降低速率随材料比热增大而减小,峰值温度出现时刻的延后速率随材料比热的增大而减小,均呈ae^bc+ce^dc规律变化。为老旧小区建筑墙体改造以及新建建筑墙体外表面的选材、制备等提供理论指导。     

高温环境下梯度多孔金属纤维的吸声性能及优化设计

为了研究高温环境下具有梯度结构的多孔金属纤维吸声性能,应用物性参数与温度之间的关系式,将Johnson-Allard吸声理论模型拓展到高温条件下,建立了多孔金属纤维材料高温吸声理论模型。采用高温阻抗管设备,测量了多孔材料试件,实验测试数据与理论计算结果符合很好,验证了理论模型的有效性。应用声阻抗转移公式,进一步将该理论模型拓展为梯度多孔金属纤维的高温吸声理论模型,并结合优化算法对多层梯度材料结构进行了优化设计。研究结果表明:高温条件下,材料吸声效果相比常温条件下稍差;多孔材料孔隙率和纤维丝径对材料吸声性能影响显著,随着孔隙率或纤维丝直径增大,材料吸声系数在低频段减小,在中频段增大;经过结构优化设计后,在同等条件下,多层梯度金属纤维材料吸声性能明显优于单层结构,具有良好的吸声效果。研究工作对多孔金属纤维材料的高温吸声应用及梯度优化设计具有一定的指导意义。     

添加剂ZrO_2对方镁石-铝镁尖晶石质耐火材料性能的影响

研制无铬耐火材料对水泥工业的环保发展有着重要意义.以电熔镁砂颗粒、镁砂细粉、铝镁尖晶石、α-Al_2O_3细粉作为主要成分,添加2%无定形态TiO_2细粉最为助烧结剂,以此组成耐火材料的基础配方,并考察了ZrO_2对该耐火材料性能的影响.结果表明:随着Zr O2用量的增加,试样显气孔率和体积密度呈增长趋势,但幅度不太明显;常温抗折强度、抗热震性能、抗渣性等都呈先增大后减小趋势,但达到最值的用量不同;荷重软化温度呈逐渐下降趋势;综合各项性能来看,ZrO_2的最佳用量为4%~6%.