氧化鋁基輕質(zhì)隔熱材料的制備及性能研究.pdf

1、隨著冶金、化工、建材等行業(yè)的快速發(fā)展,傳統(tǒng)隔熱產(chǎn)品已不能滿足需求,高強度、超輕、低導(dǎo)熱的隔熱保溫爐襯材料的開發(fā)和應(yīng)用就顯得極為重要。輕質(zhì)材料的使用不僅增加了窯爐的蓄熱效果,還減輕了窯爐的重量,在當(dāng)今能源緊缺的社會中,具有很好的發(fā)展前景和應(yīng)用意義。目前,現(xiàn)有的各種隔熱材料中,氧化鋁隔熱材料品種最多,使用溫度高、隔熱節(jié)能效果好,是當(dāng)今重點發(fā)展的隔熱材料。本課題首先以氧化鋁為主要原料,通過泡沫法制備氧化鋁輕質(zhì)隔熱材料,研究了燒結(jié)溫度,泡沫量以

2、及淀粉對氧化鋁輕質(zhì)隔熱材料性能與結(jié)構(gòu)的影響;然后在以上基礎(chǔ)上,通過添加電熔鎂砂,制備剛玉尖晶石輕質(zhì)隔熱材料,研究了燒成溫度、泡沫加入量、電熔鎂砂含量及粒度以及工業(yè)氧化鋁取代量對剛玉尖晶石輕質(zhì)隔熱材料的物理性能和顯微結(jié)構(gòu)的影響,可以得出以下結(jié)論:(1)對于氧化鋁輕質(zhì)隔熱材料,隨著燒結(jié)溫度的升高,試樣的體積密度,線收縮率呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢,但燒結(jié)溫度過低,試樣的強度差,最佳燒結(jié)溫度為1550℃;泡沫加入量越多,材料體積密度越小,但材料強度也

3、會相應(yīng)減少,綜合各方面性能,泡沫加入量以1200mL/Kg最合適。適量的淀粉能夠固化泡沫泥漿,提高坯體強度,但對材料氣孔率的提高沒有明顯作用,其加入量為6wt％時,綜合性能最佳。(2)對于剛玉尖晶石輕質(zhì)隔熱材料,在1550℃下燒成效果較好,有良好的物理性能;通過控制泡沫加入量可以控制試樣的體積密度,但泡沫加入量過多,又會使試樣收縮增大,強度降低,其最佳加入量為600mL/kg;隨著電熔鎂砂加入量的增加,試樣的強度先減小后增大,體積密度則

4、持續(xù)減小,由于鎂鋁尖晶石反應(yīng)引起的體積膨脹效應(yīng),使得燒后永久線變化由-3.5%逐漸變?yōu)?.15%;同一溫度下材料的熱導(dǎo)率逐漸降低,在300℃下的熱導(dǎo)率從0.542 W·m-1·K-1降為0.29 W·m-1·K-1,在電熔鎂砂加入量為15wt%時,試樣的物理性能達到最佳。隨著電熔鎂砂粒度的增大,制品的體密和強度呈上升趨勢,線變化率逐漸減小,鎂砂粒度為0.088-0.2mm時制品綜合性能最佳。隨著工業(yè)氧化鋁加入量的增大,體積密度呈現(xiàn)先減小

5、后增大的趨勢,線膨脹率與體積密度的變化趨勢相同,在工業(yè)氧化鋁加入量為30wt%時,試樣的體積密度達到最小值0.91g/cm3,線膨脹率達到最小值0.41%。(3)通過優(yōu)化工藝與配方,可制備性能優(yōu)良的氧化鋁輕質(zhì)隔熱材料:體積密度1.25-1.80g/cm3,常溫耐壓強度19-40Mpa,導(dǎo)熱系數(shù)≤0.9W·m-1·K-1(900℃);剛玉尖晶石輕質(zhì)隔熱材料:體積密度0.8-1.2g/cm3,常溫耐壓強度2.12Mpa,導(dǎo)熱系數(shù)0.266-