1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Nghiên Cứu Công Nghệ Sản Xuất Gốm Bền Cơ Và Sốc Nhiệt Cho Lò Nung Siêu Cao Tần Nhiệt Độ Cao.docx

39 1 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 39
Dung lượng 647,56 KB

Nội dung

Bao cao gom ben co soc nhiet 2008 BỘCÔNGTHƯƠNG VIỆNNCSÀNH SỨTHUỶTINH CÔNG NGHIỆP BÁO CÁOTỔNGKẾTĐỀTÀICẤP BỘ NGHIÊNCỨUCÔNGNGHỆSẢNXUẤT GỐMBỀNCƠVÀSỐCNHIỆT CHO LÒ NUNG SIÊUCAO TẦNNHIỆTĐỘNGCAO Chủnhiệmđềtài[.]

BỘCÔNGTHƯƠNG VIỆNNCSÀNH SỨTHUỶTINH CÔNG NGHIỆP BÁO CÁOTỔNGKẾTĐỀTÀICẤP BỘ NGHIÊNCỨUCÔNGNGHỆSẢNXUẤT GỐMBỀNCƠVÀSỐCNHIỆT CHO LÒ NUNG SIÊUCAO TẦNNHIỆTĐỘNGCAO Chủnhiệmđềtài: NGUYỄNTIẾNĐIỆP 7292 15/4/2009 HÀNỘI-2009 MỞðẦU Sảnphẩmg ốmb ềns ốcnhiệtsửdụngchol ò nungsiêucaotầnl vậtl i ệugốmkỹ thuậtcao.Khácvớicácvậtliệubềnsốcnhiệttheodạngbứcxạ,truyềndẫnnhiệtthơngt hường,nóphảilàmviệctrongmơitrườnglịsiêucaot ầnnhiệtđộcaol m v i ệctrongm 0 ôitrườngs ốcnhiệtrấtcaot ừ400 Clên1200 Ctrongvong10giây.Nênv ậtliệug ốmkỹ thuậtsửdụngc h o lịcaot ầnucầuchấtlượngvàđộbềnđặcbiệt Việclựachọnhệvậtliệuphụthuộcvàotừngmụcđíchcụthểvànhiệtđ ộ làmviệ ccủalị.ðốivớilịcaotầnnấuchảyhợpkimmầu,ởkhoảngnhiệtđ ộ 1250 Chệvậtliệut hườngsửdụngtrênnềnhệgốcchứamullitecordierite,corund,quartz,spodumene,a l u m i n u m t i t a n a t e hoặczirconiaổnñ ịnh.Ở nhữngứ ngdụngtạid ảinhiệtđ ộ caohơn,thơngthườngcách ệvậtl i ệunhưsilico ncarbide,nitridereinforcedđượcsửdụnglàmhệvậtliệugốc D ặ ctínhsiêubềnc ơnhiệtc ủahệvậtl i ệunày,v i ệcnghiêncứulýthuyếthiệnv ẫncịnđangrấtnhiềut r a n h cãi.Vềmặtc ô n g nghệ,v i ệct r i ểnk h a i s ảnx u ấtvớisốl ượnglớnđịihỏiquymơv t r ì n h độphátt r i ểncơngn g h ệcao.Tạimộtsốtrungt â m c ô n g nghệv ậtliệuViệtnam,h i ệncũngcómộtsốđềtàinghiêncứumangtínhhọcthuậtv cơngn g h ện g h i ê n cứuv ềmảngđềtàinày.Tuynhiên,kếtquảchỉdừnglạiởdạngvật liệumàchưacónhiềuứngdụngvàocácsảnphẩmvàđiềukiệnlàmviệccụthể.Hiệnnay ,sảnp h ẩmvàc c c hi tiếts ửdụngvậtliệudạngnàyvẫnphảinhậpngoạivớichip h í gi áthànhrấtcaovàkhơngchủđộngvềthờigian Việctậptrungnghiêncứuhệvậtliệubềnsốcnhiệthiệnnaykhơngchỉlàvấnđ ề mangtín hh ọct h u ậtvàcơngnghệmớihiệnđ angđươct h ếgiớiđ ặ cbiệtq u a n t â m màc ò n góp phầnxâydựngcơngn g h ệsảnxuấtvớitrìnhđ ộ cao,đápứngnhucầusửdụngcácchitiế tsảnphẩmgốmkỹthuậtchấtlượngcaoc ủacáccơsởsảnxuấttrongnước Nắmbắtnhucầucấpthiếttừthựctếsảnxuấtsảnphẩmhợpkimchếtáckimloạiqu ýchếtácđồtrangsứcbằngvàngbạcvàcáckimloạimàukhác,s ảnxuấtchitiếtvàsản phẩmrănggiảtrongy họctừhợpkimđặcbiệtbằngcơngnghệnungsiêucaotần,nhó mthựchiệnđềtàiđãkhảosátnhucầuhiệnnayc ủac c n h s ảnx u ấttrongnướcv ềv i ệcsảnxuấtnhằmthaythếmộtphần,tiếntớithaythếhoàntoànsảnphẩmchénnunggốm siêubềnsốcnhiệthiệnđangđượcsửdụng Cơngng h ệnấuc h ảyhợpk i m s ửdụnglịn u n g siêucaotầnthựct ếđ ãchứngmi nhhiệuquảrấttolớnvềnăngsuất,chấtlượngsảnphẩm.Tuynhiênchénnung sửdụngt rongqtrìnhnấuch ảyhợpkimlạiđịihỏimộth ệvậtl i ệuvớicácchỉsốcơlýđặcbiệtc ao.Thờigiannấuchảykimloạithựctếchỉdiễnratrongvàiphút,thêmvàó,hệhợpk imnóngchảynhiệtđộcaocịncóđ ặ ctínhănmịnv t h ẩmthấurấtmạnh.Trongđiều kiệnl m v i ệck h ắcnghiệtđó,hệvậtliệulựachọnchếtạochénnungkhơngchỉđịihỏi đặctínhsiêubềnsốcnhiệt,nócịnđịihỏichỉsốbềncơ,b ềnhóa,chốngănmịnvà t h ẩm thấukimloạinóngchảyrấtcao ViệnNghiêncứus n h s ứT h ủytinhCơngnghiệpđ ãđăngkývớiBộCơngThư ơngđềtài:“Nghiêncứucơngnghệsảnxuấtgốmbềncơvàsốcnhiệtcholịnungsiê ucaotầnnhiệtđộcao” Hợpđồngthựchiệnđềtàikhoahọccơngnghệsố64-08/RD/HðKHKTKýgiữaBộCơngThươngvàViệnNghiêncứuSànhsứThủytinhCơng nghiệpngày25tháng01năm2008 Mụctiêucủềtài:  Nghiêncứu,địnhhướngvàlựachọnhệvậtliệugốmchịulửabềnsốcnhiệtsửdụ nglàmchénnungcholịsiêucaotầnvàcácứngdụngsốcnhiệtcao,làmv i ệctro ngmơitrườngkimloạinóngc h ảyă nmịnv t h ẩmthấumạnh  Xâyd ựngq u y t r ì n h cơngnghệhồnthiệnsảnx u ấts ảnphẩmc h é n nungb ềnsốcnhiệt,làm việctạinhiệtñộcao  Sảnxuấtthửnghiệm1000chénnung,thửnghiệm tạithựctếsảnxuất Nộidungnghiêncứu:  Nghiêncứusửdụngcácnguồnnguyênliệuvàphốitrộnchoviệctổnghợpvậtli ệugốmbềnsốcnhiệt  Xácđịnhcấpphốitốiưu,đánhgiákhảnăngbềnnhiệt,vàtăngcườngt u ổithọvật liệutrongmơitrườngsốcnhiệtkhắcnghiệt  Nghiêncứucơngnghệvàquyt r ì n h sảnxuấtp h ù hợpv ớiđiềukiệnthựctế  ðánhgiácácthơngsốvàđặctínhkỹthuậtcủavậtliệu  Tổchứcsảnxuấtthửnghiệm1000sảnphẩm  Thửnghiệmthựctếsảnxuấtvàsosánhvớisảnphẩmnhậpngoại PHẦNI:CƠSỞLÝTHUYẾT Vậtliệugốmbềnnhiệtcóvaitrịđặcbiệtquantrọngkhơngdễgìth a y t h ếv ñư ợcứngd ụngrộngr ã i trongmọin g n h cơngnghiệpnhiệtđ ộ cao.V i ệcnghiêncứuv àứngdụngđãđượctiếnhànhtrongnhiềunămvàthượcnhữngthànhtựutolớn.Tùyt heomụcđíchvàucầucụthể,rấtnhiềuhệvậtl i ệugốmbềnnhiệtđãđượctậptrungngh iêncứupháttriểncảtrongnướcvàtrênthếgiới Vềmặtl ý thuyết,h ệv ậtliệubềnnhiệtñ ợ ctổnghợpd ựatrêncơs ởthànhp h ần chínhcủaphag ốmcóhệsốdãnnởnhiệtrấtthấp,cấutrúctinht h ếổnđịnhvàxếpchặt Qtrìnhchuyểnp h a thùhìnhvàbiếnđổithểtíchnếuc ó xảyrakhidaộngnhiệtđộk hơngtạonê n ứngsuấtpháhủysựổ nđịnhcủatồnhệthống.Mộtkhíacạnhkháccũng đượctậptrungnghiêncứuchunsâu,đólàhàmlượngvàđộnhớtphalỏngtrongcấutr úcvậtliệubềns ốcnhiệtkhilàmviệctạinhiệtđộcaocũngảnhhưởngrấtlớnđếnkhảnă ngchốnglạisựpháhủydosốcnhiệt.Cấutrúcvàliênkếtbiêntinhthếcủavậtl i ệucũng làyếutốcóảnhhưởngđángkểđếntínhbềnnhiệtcủavậtliệu ðặcđiểmcủamộtsốhệvậtliệugốmbềnsốcnhiệt: 1.1 HệvậtliệubềnnhiệtcordieriteMg2Al4Si5O18:[1],[2] Cordieritelà mộthệvậtliệubềnnhiệttruyềnt h ốngđ iểnhìnhvàđượcứngd ụngr ộngrãihiệnnaytrongcơngnghiệpsảnxuấtg ốms ứv cácứngdụngnhiệtđộcao.Thà nhphầnphachủyếucủahệvậtliệunàylàcordierite c ó hệsốgiãnnởnhiệtrấtthấp,n -60 ằmtrongkhoảng3.10 K - Dohệsốdãnn ởnhiệtthấp,cườngđộkhángnéntươngđốicao,mứcđộổnđịnhvàant ồntrongdảinhiệtđộlàmviệcdưới1360 Ckhátốtnênhệvậtliệunàượcứngdụngrấ trộngrãitrongcơngnghiệpnhiệt,đặcbiệtcơngnghiệpsảnxuấtvậtl i ệugốmsứlà m t ấmkê,trụđỡ,baonungsảnphẩm Nhượcđiểmlớnnhấthạnchếkhảnăngtổnghợpvà ứngdụnghệvậtliệunàylàđộchịulửakhơng cao.Mặtkhác,qtrìnhtổnghợpvậtliệukhákhókhăndokhoảngkếtkhốic ủacordi eriterấthẹp Rấtnhiềucơngtrìnhnghiêncứucơngph ợ ctiếnh n h n h ằmt ăngcườngkh ảnăngứngdụngcủacordieriteở nhiệtđộcao,cũngnhưtậptrungvàoviệcdãndàikhoả ngkếtkhốicủavậtliệu.Nhữngcơngtrìnhnghiêncứ tđượcthànhtựángkểnhấtđ ềutậptrungvàoviệctổhợpcordieritevớithànhphầnphatinht h ểchịul ửacócườngđộ c ơhọccaonhưmullitehoặccorund Vậtliệutổh ợpmullitecordieritethừahưởnghệsốdãnn ởnhiệtthấpc ủacordierite,kếthợpvớicườngđộcơh ọcvàđộchịulửacaocủaphatinht h ểmullitãmởramộthướngứngdụngmớichovật liệugốmbềnsốcnhiệttrêncơsởsửdụngcordierite.Sảnphẩmthươngphẩmhiệnnayt rênthếgiớiđ asốđềudựatrêntổhợpnày Ngồira,ảnhhưởngcủaphụgiazirconcótrongthànhphầnp h a cũngc ó tácdụn gtíchcựcnhằm dãndàikhoảngkếtkhốicủavậtliệu 1.2 HệvậtliệubềnnhiệtaluminumtitanateAl2TiO5:[3],[4] Aluminumtitanate(Alutit)đượ cbiếtđếnnhưhệvậtliệug ốmcấutrúcsiêubề ncơvàsốcnhiệt.Hệvậtliệunàượcpháttriểnvàokhoảngnhữngnăm60thếkỷtrướ cd o địih ỏithếhệvậtl i ệumớic h o ngànhcơngnghiệpkhơnggianvũtrụvàsảnxuấtđộ ngcơđốttrong.Tu y nhiên,dovướngphảinhữngràocảngâyrabởicấutrúckhơngổnđị nhcủakhốngtitanate,hệvậtl i ệunàynhanhchóngbịqnlãng.Vàonhữngnămđầu9 0thếkỷtrước,mộts ốnghiêncứucơbảntậptrungvàoviệcnghiêncứuvicấutrúcphati nhthể.ðãchỉrặctínhdãnn ởdịhướngcủaalutitđãgợimởnhiềuhướngđiđầytriểnv ọngchoviệcứngdụnghệvậtliệunày -60 Alutitcóhệsốdãnnởnhiệtkhánhỏ,nằmtrongkhoảng6,0.10 K - vàc ó cườngđộcơhọccaoổnđịnhởnhiệtđộthườngvớigiớihạnchịunéndaộngtừ1 550-2000kg/cm 2tùy theohàmlượngvàtỷlệalutit- mullitecótrongv ậtliệu.Ởnhiệtđộcao,dotínhdãnnởnhiệtbấtđẳnghướng,vậtliệa pha tinhthểalutitcóđặctínhtăngbềndohìnhthànhhiệuứngphátsinhứngsuấtnéndọctrụct inhthể.ðặctínhnàymanglạichoalutitđộbềncơhọcđặcbiệtcaotrongdảinhiệtđộdướ i1550 C Cónghiêncứuchỉrarằngởnhiệtđộtrên1550 C.Hiệntượngdãnnởdịhướngnàyl ạigâynênsựbấtổnđịnhtrongcấutrúcvitinhthểcủaalutitvàkhiếnchocấutrúccủanó khơngđượcxếpchặt.Mặcdù,độchịulửacủahệv ậtliệukhácaovànằmtrên1760 C,n hưngvớitầnsuấtbiếnthiênnhiệtđộh ệvậtliệunàycóxuhướngsuygiảmnghiê mtr ọ ngcườngđ ộ ,d ẫnt ớipháh ủyvậtliệutạikhuvựcnhiệtđộcaotrên1650 C Ngồiviệcalutitcóhệsốgiãnnởnhiệtthấp,khảnăngtăngbềncấutrúcv làmviệ cổnđịnhtrongdảinhiệtđộdưới1550 C,nócịnlàmộthệvậtliệ ặ cbiệt.Dặctínht hấmướtrấtthấpkimloạilỏngkhơngchứasắtkhilàmviệcởnhiệtđộcao,cùngvớimodu lebiếndạngdẻotươngđốithấp,alutitrấtthíchhợpchocácứngdụngtrongngànhcơngn ghiệpluyệnkimmầu 1.3 HệvậtliệuzirconiaổnđịnhZrO2.[5],[6] Zirconiacónhiệtđộnóngchảyrấtcaotrên2700 Cvàđộdẫnnhiệtthấp.Tuynhiên ,docấutrúctinhthếcótínhb i ếnđổip h a thùhìnhk h i t h a y đ ổ inhiệtđộ ,d ẫnđếngiới hạnk h ảnăngứngdụngc ủahệvậtliệug ốmzirconiatrongcơngnghiệpg ốms ứv nh iệtđộcao.Zirconiacób a dạngthùhìnhchính:Dạngđơntàtồntạitrongkhoảngnhiệtđộ dưới1170 C;trongkhoảng11700 2370 Cd ạngt h ù hìnhchínhổ nđịnhl dạngtứphương;trên2 Czirconinachuy ểnquacấutrúcphatinhthểlậpphươngcổnđịnh Trongq trìnhgianhiệt,zirconiat h a m giaq trìnhb i ếnđổiphat hù hình.Ở nhiệtđộdưới1170 C,thànhphầnphacấutrúccủazirconialàdạngđơntà.Qtrìnhchu yểnp h a t ừdạngñơntàsangd ạngtứphươngk h i gianhiệtbiếnñ ổ irấtnhanhkèmt h e o t h a y đổithểt í c h từ3 % gâyn ê n h i ệntượngpháhủộtngộtcấutrúctồnhệthốngcủavậtliệu.ðặctính biếnđổi thùhìnhn y l m c h o v ậtliệug ốmtrênc ơsởh ệthuầnzirconiakhơngc ị n ứngdụngthựctiễn ðểổ nđịnhcấutrúctinhthểtrongqtrìnhlàmnguội,mộtsốphụgi ợ csửdụn gnhằmhạnchếsựchuyểnphơntà– tứphương.Cácphụgiaổ nđịnhhiệuquảthơngthườngđượ csửdụngbaogồmMgO, CaOvàY2O3.Vớilượngphụgiathíchhợp,cấutrúcphaổnđịnhlậpphươngvàtứphươ ngđ ợ cduytrìtronghệvậtliệukhiđốtnónghoặclàmnguội.Vềcơngnghệ,hệv ậtliệ uzirconiacóthểđượcđiềukhiểnổnđịnhđịnhhướngtheohaiphươngpháp:ổnđịnhtừn gphầnhoặcổnđịnhtồnphần Zirconiaổnđịnhtừngphần(PSZ)cócấutrúctổhợpđaphatinhthểthùhìnhzircon ia.Vớilượngp h ụgiaổ nđịnhđ avàothànhphầnphacấutrúcc ủazirconiachuyểnph adạngtứphươngởnhiệtđộtrên1170 Ckếthợpvớip h a tinhthểdạnglậpphương.Th ơngthường,lượngphụgiaổnđịnhsửdụngkhoảng8%molMgO,8%molCaO,34%molY2O3tạon ê n h ệvậtliệuổ nđịnh.PSZđượcsửdụngrộngrãitrongcácngànhc ơngnhiệpnhiệt,đặ cbiệttrongnhữngkhu vựcđịih ỏinhiệtđộcao,kh ắcnghiệt.Vớih ệsốdẫnnhiệtnhỏ,nhiệtđộnóngchảycao,hệvậtliệuchuyểnphatăngbềnổnđịnhzircon iac ó thểlàmviệcliêntụctrongmơitrườngtrungtínhhoặcoxyhóatới2200 C.Zirconi acókhảnăngthấmướtrấtítđốivớinhiềukim loạinóngchảy,độbềnh ó a v b ềnx ỉcao,dó,nól mộttrongnhữngh ệv ậtliệul ý t ưởngứngdụngtrongcơngnghiệpluyệnkim Vớitỷlệphụgiaổnđịnhchuyểnphathùhìnhchiếmtrên16%molMgO,16%mol CaO,8%molY2O3cấutrúcphatinhthểzirconiachuyểnsangdungdịchrắndạnglậpph ươngổnđịnhtồnphần.Ở cấutrúcnày,qtrìnhtha ổ inhiệtđ ộ h o n tồnkhơng dẫntớisựb i ếnđổiđ aphathùh ì n h chotới2500 Cvàđượcứ ngdụngrộngrãitrongc ng nghiệpsảnxu ấtvậtliệusiêudẫn,sensorvàpinnănglượng 1.4 HệthủytinhbềnnhiệtthạchanhSiO2.[7],[8] Thủyt i n h thạchanhñ ợ csảnx u ấtt ừcát,quartztinhthểh o ặcsilica(SiO2)nấ uchảytronglịđiệnhồquangởnhiệtđộtrên1900 C.Tùytheoucầuvềđộsạch,thủyt inhthạchanhđượcphânloạitheomụcđíchsửdụng: Phânloại SiO2[%] Ứngdụng FusedSilicaF >99,99 Sensor,bándẫn,Si,… usedQuartz >99,50 Vậtliệuchịulửa,dụngcụbềnnhiệt,chấtđộn, Fusedquartz(FQ)cócấutrúcthủytinhvơđịnhhìnhđiểnhình.CấutrúcFQbaogồ mliênkếtchéobachiềuởmứcđộrấtcaolàmchonócókhảnăngl m việcổnđịnhở nhi ệtđộcaovớiđộnhớtrấtcaovà ítthaổitrongdảinhiệtđộr ấtrộng.Ngồira,h ệs ốdãn -60 n ởnhiệtr ấtthấp,nằmtrongkhoảng0,55.10 K - ,FQlàmộttrongnhữngvậtliệubềnsốcnhiệtlýtưởng.Làmộtv ậtliệubềnhóa,FQhầu nhưkhơngbịănmịnbởiacidvàcáchóachấtkhấtkhác.Cácchỉt i ê u tổnhaovàhằngs ốđiệnmơicủaFQcũngrấtnhỏ.ðóchínhlàlýdotạisaoFQlàmộttrongnhữngvậtliệư ợcứngdụngrộngrãitrongcơngnghiệpnấuchảykimloạibằngxungsiêucaotần Mặcdùởnhiệtđộthường,độcứngcủaFQkhácaovàcóxuhướngpháh ủy giịnnhưcácvậtliệugốmhoặcthủytinhkhác.Tuynhiênởnhiệtđộcao,s ựhìnhthànhp halỏng(biếnmềm)v ớiđ ộ nhớtcao,FQc ó x u hướngcảithiệnđángkểkhảnăngổnđịn hvàtăngbềnsốcnhiệtcủavậtliệu Fusedquartzl mộthệt h ủytinhñ ặ cbiệt,v ớiñ ộ tinhkhiếtcao,h m lượngSiO 2> 99,5%FQlàmộttrongnhữngvậtliệuchịulửacóhệsốgiãnnởnhiệtthấpnhấttrongcá chệvậtliệugốmvàthủytinh.Ởnhiệtđộthường,FQc ó đ ộ cứngk h l ớntuynhiên,ở nhiệtđ ộ c a o FQc ó đặctínhtươngt ựp h a t h ủytinhvớiñộnhớtcao 0 SựbiếndạngcủaFQbắtñầuở1075 C(T g= 1075 C)vớiđộnhớt10 14,5PZ hầunhưk hơngnhỏhơnvậtliệutrạngtháirắn.Nhiệtđộbiếnmềmbắtđầut ừ1180 Cvớiđộnhớtsu ygiảmkhơngđángkểxuống10 13,5PZ Theonhiềunghiêncứutuykhơngthốngnhấtvớ iđiểmchảymềmcủaFQ,kéodàitrongkhoảng15000 1650 Cvớiđộ nhớttươngứngtrongkhoảng10 7,6PZ ðộnhớtnàytươngđươngvớiđộn hớtcủathủytinhbềnnhiệtcaocấpkhinungnóngđến750 C Trongtồndảinhiệtđộtừ250 1730 Ccấutrúc FQkhơngxuấthi ệnbấtkỳs ựbiếnđổichuyểnp h a thùhình.ðộnhớtp h a lỏngcaocũngl ngunn h â n chínhkìmhãmsựpháttriểntinhthểvàchuyểnphat hùhìnhcristobaliteở nhiệtđộtrên1000 C.Dó,FQlncócấutrúcvơđịnhhìnhổnđ ịnhvớimỗichukỳđốtnóngvàlàmnguộikhắcnghiệt BiểồphacủaSiO2

Ngày đăng: 20/07/2023, 09:41

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w