Nghiên cứu ảnh hưởng của oxit liti đến hệ số giãn nở nhiệt của gốm bền nhiệt nung nhiệt độ thấp

Đại Học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - HUỲNH TỐ LOAN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA OXIT LITI ĐẾN HỆ SỐ DÃN NỞ NHIỆT CỦA GỐM BỀN NHIỆT NUNG NHIỆT ĐỘ THẤP Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU VÔ CƠ Mã số ngành : 605290 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2006 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : TS Đỗ Quang Minh Cán chấm nhận xét 1: PGS.TSKH Lê Xuân Hải Cán chấm nhận xét 2: TS Đỗ Minh Đạo Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 20 tháng 01 năm 2006 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc TP HCM, ngày 30 tháng năm 2005 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: HUỲNH TỐ LOAN Phái: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 17/06/1980 Nơi sinh: Đồng Tháp Chuyên ngành: Công Nghệ Vật Liệu Vô Cơ MSHV: 00303054 I - TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA OXIT LITI ĐẾN HỆ SỐ DÃN NỞ NHIỆT CỦA GỐM BỀN NHIỆT NUNG NHIỆT ĐỘ THẤP II - NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG 1) Nhiệm vu: Nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia Li2O tới tính chất gốm bền nhiệt nung 12000C Đo hệ số dãn nở nhiệt 2) Nội dung : Hệ sở: SiO2 – Al2O3 – Li2O Hàm lượng Li2O: 0-2,5% khối lượng Nguyên liệu Li2CO3 Ảnh hưởng Li2O tới tính chất công nghệ sản phẩm: tính chất hồ đổ rót, độ bền cơ, hệ số dãn nở nhiệt, độ hút nước, độ bền nhiệt, nhiệt độ nung III - NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày bắt đầu thực LV ghi Quyết định giao đề tài): 17/01/2005 IV - NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/12/2005 V – HỌ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS Đỗ Quang Minh CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH TS Đỗ Quang Minh TS Đỗ Quang Minh TS Đỗ Quang Minh Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội Đồng chuyên ngành thông qua Ngày TRƯỞNG PHÒNG ĐT - SĐH tháng năm 2006 TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH LỜI CẢM ƠN Luận văn "Nghiên cứu ảnh hưởng oxit liti đến hệ số dãn nở nhiệt gốm bền nhiệt nung nhiệt độ thấp" thực trường Đại học Bách Khoa TPHCM hoàn thành thời gian cho phép Tôi xin chân thành cảm ơn Tiến Só Đỗ Quang Minh tận tình hướng dẫn hoàn thành tốt luận văn Tôi xin cảm ơn thầy cô khoa công nghệ vật liệu tạo điều kiện thuận lợi cho thực thành công luận văn Sau xin gởi lời cảm ơn đến người thân gia đình tất bạn bè bên cạnh ủng hộ giúp đỡ suốt thời gian qua TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Mục đích luận văn xác định ảnh hưởng oxit liti (0%-2,5% thành phần phối liệu khô) từ nguyên liệu Li2CO3 đến tính bền nhiệt dựa hệ số dãn nở nhiệt vật liệu gốm hệ Li2O-Al2O3-SiO2 nung nhiệt độ thấp (1200oC) Đối tượng nghiên cứu sản phẩm gốm có thành phần gốm sở tạo hình từ huyền phù đổ rót khuôn thạch cao Nghiên cứu thực theo phương pháp so sánh tính chất công nghệ tính chất sau nung sản phẩm có oxit liti hai thành phần phối liệu A (PLA) phối liệu B (PLB) khác Tính bền nhiệt vật liệu gốm nghiên cứu dựa vào hệ số dãn nở nhiệt đo thiết bị Dilatomet thông số kỹ thuật khác Kết khảo sát ảnh hưởng oxit liti (0%-2,5%) tới tính chất công nghệ tính chất kỹ thuật sản phẩm sau nung nhiệt độ 1200oC sau: Tính chất công nghệ - thông số kỹ thuật huyền phù đổ rót: - Độ linh động: ảnh hưởng oxit liti đến độ linh động PLA PLB tương đối giống Hàm lượng oxit liti từ 0,1%-1%, độ linh động giảm, từ 1,1%- 2,5%, độ linh động tăng Đồ thị oxit liti ảnh hưởng đến độ linh động có dạng parabol có điểm cực tiểu điểm có 1% oxit liti - Độ sánh: ảnh hưởng oxit liti đến khả đóng sánh phối liệu khác PLA có oxit liti cho độ sánh cao PLA oxit liti PLB ngược lại, hồ có oxit liti đóng sánh so với hồ oxit liti Nhưng PLA PLB có điểm thay đổi độ sánh đột ngột: PLA có điểm đột biến điểm có % oxit liti 0,4%; 0,7% 1% Điểm đột biến PLB rõ điểm có oxit liti 0,5% - Tốc độ bám khuôn: nhìn chung oxit liti làm tăng tốc độ bám khuôn hồ đổ rót (trừ mẫu PLA có 0,4% oxit liti) Các tính chất sau nung sản phẩm: - Mức kết khối sản phẩm : sản phẩm PLB có oxit liti có nhiệt độ kết khối thấp so với sản phẩm oxit liti Ở 1200oC, oxit liti làm giảm mức độ kết khối sản phẩm, cụ thể độ hút nước tăng, độ bền uốn khối lượng riêng giảm Bảng Các tính chất sản phẩm PLB sau nung 1200oC %Li2O Độ co nung Độ hút nước Khối lượng riêng Độ bền uốn PLB (%) 10,015 (%) 0,74 (g/cm3) 2,567 (kG/cm2) 0,5 10,250 0,14 2,441 512,04 9,375 0,08 2,705 427,6 1,5 7,510 0,05 2,201 258,04 5,008 0,12 2,459 240,00 2,5 4,375 0,19 2,556 214,87 404,98 Bảng Các tính chất sản phẩm PLA sau nung 1200oC %Li2O PLA 0,4 0,7 Khoái lượng riêng (g/cm3) Độ bền uốn (kG/cm2) 2,6627 2,6589 2,6578 2,6520 2,6482 493,6 192,5 358,5 144,6 144,6 - Thành phần pha, thành phần khoáng: sản phẩm sau nung 1200oC tạo hình từ PLA PLB có oxit liti có hàm lượng pha thủy tinh nhiều sản phẩm oxit liti Tất mẫu có oxit liti có diện khoáng mulit quartz, PLB có oxit liti có hình thành khoáng lithium metasilicate (Li2SiO3) - Hệ số dãn nở nhiệt (HSDNN) trung bình (α) khoảng nhiệt độ 30900oC: ảnh hưởng oxit liti tới hệ số dãn nở nhiệt PLA PLB khác Oxit liti làm tăng HSDNN sản phẩm PLA, trường hợp PLB làm giảm HSDNN Điều cho thấy với thành phần hóa khác nhau, oxit liti ảnh hưởng đến hệ số dãn nở nhiệt (α) khác Sản phẩm nghiên cứu có HSDNN thuộc loại trung bình (α=2-8.10-6 oC-1) Bảng Hệ số dãn nở nhiệt trung bình (α) mẫu nhiệt độ 30-900oC Mẫu α (30-900oC) Mẫu α (30-900oC) PLA0% 6,467 PLB0% 7,0024 PLA0,4% 6,616 PLB1% 6,8268 PLA0,7% 6,366 PLB2% 6,7635 PLA1,5% 6,832 PLB2,5% 6,3246 PLA2% 6,818 - Độ bền nhiệt: Ảnh hưởng oxit liti đến độ bền nhiệt đo phương pháp đo sốc nhiệt khoảng nhiệt độ 30-900oC cho kết không rõ ràng độ bền nhiệt vật liệu có nhiều phương pháp xác định khác chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố Trong trường hợp sản phẩm PLB nung 1200oC, oxit liti làm giảm dãn nở nhiệt không tác động rõ ràng đến bền nhiệt điều kiện chế độ nung chọn, oxit liti làm giảm mức kết khối Dựa vào HSDNN, sản phẩm có dãn nở nhiệt thuộc loại trung bình ảnh hưởng Li2O đến độ bền nhiệt dựa vào HSDNN sản phẩm không rõ ràng, độ bền nhiệt sản phẩm phụ thuộc vào yếu tố khác ABSTRACT Determinating influence of lithium oxide (with 0%-2.5% content in composition) supplied from lithium carbonate to the temperature stability (based on coeficient of thermal expansion) of ceramic material ( on Li2O-Al2O3-SiO2 system) firing on low temperature (1200oC) is the purpose of this study The object for this study is pottery product with the base composition, shaped by pouring in gysum mould The method for study is carried out by comparing the technology properties and the finish product‘s properties of sample with and without lithium oxide The samples is studied on two compositions called composition A (CA) and B (CB) The temperature stability of ceramic product is determinated on the coeficient of thermal expansion ( measured by Dilatomet machine) and the other technology parameter Results about effect of Li2O (with 0%-2.5% amount in composition) to technology properties and other properties of product fired on 1200oC are showed below: The technology properties: technology parameters of suspension - Rheology: influence of lithium oxide to this property is the same for both two compositions Compare to suspension without Li2O in composition, the rheology is lower with 0,1-1%Li2O and higher with 1.1-2.5%Li2O in composition - Thixotropy: with different compositiions in suspension, influence of Li2O to thixotropy is different Suspension ( from composition A) with Li2O have much thixotropy more than without Li2O Result of thixotropy with CB contrast to CA Amount of dry composition on unit area on unit time: Li2O increase - amount of dry composition on unit area on unit time (except CA with 0,4%Li2O) Finish products’s properties: Limit of sintering: the sintering temperature of CB products with Li2O - lower than without Li2O Otherwise, Li2O have the bad effect to the finish properties of products at 1200oC such as: high water absorption, low mechanical stability and low density Table Properties of finish product (CB) firing at 1200oC %Li2O Firing Water Density Mechanical in CB shrink (%) 10,015 absorption (%) 0,740 (g/cm3) 2,567 stability (kG/cm2) 404,98 0,5 10,250 0,140 2,441 512,04 9,375 0,080 2,705 427,6 1,5 7,510 0,050 2,201 258,04 5,008 0,120 2,459 240,00 2,5 4,375 0,190 2,556 214,87 Table Properties of finish product (CA) firing at 1200oC %Li2O in CA Density (g/cm3) 2,6627 Mechanical stability (kG/cm ) 493,6 0,4 0,7 2,6589 2,6578 2,6520 2,6482 192,5 358,5 144,6 144,6 - Phases composition, minerals composition: finish products fired at 1200oC with CA and CB containing Li2O have much glass phase more than not containing Li2O Mulite and quartz mineral are found in both of sample without Li2O Besides mullite and quartz, sample with CB containing Li2O also have lithium metasilicate (Li2SiO3) in phases composition Đường cong biểu diễn hệ số dãn nở nhiệt PLB0% theo nhiệt độ Phổ nhiễu xạ mẫu PLA2% Phổ nhiễu xạ mẫu PLA1% Phổ nhiễu xạ mẫu PLA0,7% Phổ nhiễu xạ PLA0,4% Phổ nhiễu xạ mẫu PLB0% Phổ nhiễu xạ mẫu PLB1% Phổ nhiễu xạ mẫu PLB2,5% Phổ nhiễu xạ mẫu PLB2% Đường cong biểu diễn dãn nở nhiệt mẫu PLA0% theo nhiệt độ Đường cong biểu diễn dãn nở nhiệt mẫu PLA0,4% theo nhiệt độ Đường cong biểu diễn dãn nở nhiệt mẫu PLA0,7% theo nhiệt độ Đường cong biểu diễn dãn nở nhiệt mẫu PLA1,5% theo nhiệt độ Đường cong biểu diễn dãn nở nhiệt mẫu PLA2% theo nhiệt độ LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: HUỲNH TỐ LOAN Ngày, tháng, năm sinh: Địa liên lạc: 17 -06 -1980 Nơi sinh: Đồng Tháp 322/ Minh Phụng P2, Q11, TP.HCM I QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: (Bắt đầu từ Đại học tới nay) Từ 09/1998 đến 01/2003: Học Đại học trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM ™ Loại hình đào tạo: Chính quy dài hạn ™ Ngành học: Công nghệ hoá học dầu khí ™ Xếp hạng tốt nghiệp: Khá Từ 09/2003 đến nay: học Cao Học trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM II QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC (Bắt đầu từ làm đến nay) ™ Từ 07/2003 đến 03/2004: nhân viên thiết kế công ty TNHH Lancheston, khu chế xuất Tân Thuận,TPHCM ™ Từ 03/2004 đến nay: kỹ sư công nghệ nhà máy gạch men American Home, Dó An, tỉnh Bình Dương ... dãn nở nhiệt sản phẩm gốm liti chịu ảnh hưởng tác dụng oxit liti hệ Li2O-Al2O3-SiO2 Vì nghiên cứu ảnh hưởng oxit liti đến hệ số dãn nở nhiệt sản phẩm gốm (dựa thành phần gốm sở), từ ảnh hưởng đến. .. Nghệ Vật Liệu Vô Cơ MSHV: 00303054 I - TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA OXIT LITI ĐẾN HỆ SỐ DÃN NỞ NHIỆT CỦA GỐM BỀN NHIỆT NUNG NHIỆT ĐỘ THẤP II - NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG 1) Nhiệm vu: Nghiên cứu. .. chất gốm bền nhiệt nung nhiệt độ thấp (1200oC): hệ số dãn nở nhiệt, độ bền nhiệt, mức kết khối, độ hút nước, khối lượng riêng, độ bền II PHƯƠNG HƯỚNG THỰC HIỆN: Hướng nghiên cứu ảnh hưởng oxit liti