Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ nung đến tính chất cơ lý của vật liệu ceramic

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Y Z HOÀNG TRUNG NGÔN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ NUNG ĐẾN TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA SẢN PHẨM CERAMIC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU VÔ CƠ Mã số ngành : 60.52.90 LUẬN VĂN THẠC SĨ Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 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 18 tháng 01 năm 2006 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc TP HCM, ngày 30 tháng năm 2005 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: HOÀNG TRUNG NGÔN Phái: NAM Ngày, tháng, năm sinh: 20/11/1979 Nơi sinh: Nghệ An Chuyên ngành: Công Nghệ Vật Liệu Vô Cơ MSHV: 00304058 I - TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ NUNG ĐẾN TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU CERAMIC II - NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG 1) Nhiệm vu: 2) Noäi dung : III - NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày bắt đầu thực LV ghi Quyết định giao đề tài): 30/06/2005 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 Cơng trình nghiên cứu học viên Hồng Trung Ngôn thực với đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ nung đến tính chất lý vật liệu Ceramic” thực Phịng thí nghiệm Bộ môn vật liệu Silicát, Khoa Công Nghệ Vật Liệu, Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM Lời tác giả xin chân thành gửi đến TS Đỗ Quang Minh, chủ nhiệm Bộ Môn vật liệu Silicát, người hướng dẫn trực tiếp lời cảm ơn sâu sắc, cảm ơn Thầy hướng dẫn tận tình động viên tơi q trình thực luận án náy Tơi xin cảm ơn giúp đỡ góp ý chân thành PGS.TSKH.Lê Xuân Hải, TS Đỗ Minh Đạo thầy cô môn vật liệu Silicát, Khoa Công Nghệ Vật Liệu, Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM Xin chân thành cảm ơn người bạn tôi, KS.Lê Phi Nam, KS.Lưu Tuấn Anh giúp đỡ hỗ trợ tơi nhiều suốt q trình thực luận án tốt nghiệp này, Cảm ơn hỗ trợ nhiệt tình bạn sinh viên mơn Vật liệu Silicát Cuối tác giả xin tỏ lòng tri ân đến Cha, Mẹ người thân gia đình động viên giúp đỡ mặt vật chất tinh thần để thực tốt cơng trình nghiên cứu Người thực Hồng Trung Ngơn TÓM TẮT Đặt vấn đề Xác định đường cong nung cho sản phẩm nung vấn đề quan trọng công nghệ sản xuất vật liệu nói chung sản phấm gốm sứ nói riêng nước vấn đề trung tâm chuyển giao công nghệ Xây dựng sở lý thuyết cho nung kết hợp với thực nghiệm cần thiết để thiết lập mối quan hệ thông số kỹ thuật trình nung, từ xác lập phạm vi nung loại sản phẩm Ceramic việc làm cần thiết để thực làm chủ công nghệ nung mục tiêu nghiên cứu đề tài "Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ nung đến tính chất lý vật liệu Ceramic" Phương pháp thực nghiệm ™ Xây dựng mô hình thực nghiệm phương pháp nghiên cứu xác định ảnh hưởng tốc độ nung đến ứng suất nhiệt vật liệu trình nung (xác định thông qua độ bền uốn vật liệu trình nung làm nguội) σ Max = A.δ T α T ρ (T ) WT ™ Thiết kế xây dựng hệ thống thiết bị lò nung xác định độ bền nhiệt độ cao nhằm tiếp cận giải mô hình thực nghiệm xây dựng ™ Ứng dụng phương pháp phân tích nhiệt vi sai DTA-DDTA-TG-DTG để tìm khoảng khảo sát hợp lý phù hợp với điều kiện thực nghiệm Cũng từ phân tích xác định hai trình kết khối biến dạng đàn hồi biến dạng dẻo xác định nhiệt độ giới hạn vật liệu chuyển từ trạng thái đàn hồi sang trạng thái dẻo Kết nghiên cứu ™ Xác định qui trình nghiên cứu với loại vật liệu nhằm bước đạt mục tiêu thiết lập chế độ nung hợp lý cho loại vật liệu cụ thể dạng lò nung định ™ Trong khoảng nhiệt độ nghiên cứu, phương trình toán học mô tả ảnh hưởng tốc độ nung (WT) tới ứng suất nhiệt (RuT) thông số công nghệ A vật nung có quy luật sau: Ln( σ Max ) = b + c.Ln(WT) Ln(A) = b’ – c’.Ln(WT) b, b’, c, c’: số khoảng nung 10C/phút ≤ WT ≤320C/phút Với đối tượng nghiên cứu chọn, phạm vi cho phép điều kiện nghiên cứu Trong khoảng biến dạng đàn hồi vật liệu nghiên cứu, mô tả toán học ảnh hưởng tốc độ nung tới độ bền sản phẩm sau: a Quá trình nâng nhiệt 30 – 2000C Ln(A) = 4,4748 – 0,4114.Ln(WT) Ln( σ Max ) = -3,1869 + 0,4929.Ln(WT) b Quá trình nâng nhiệt 200 – 4000C Ln(A) = 5,5194 – 0,6077.Ln(WT) Ln( σ Max ) = -1,9820 + 0,3426.Ln(WT) c Quá trình nâng nhiệt 400 – 6000C Ln(A) = 6,7406 – 0,8604.Ln(WT) Ln( σ Max ) = -1,1927 + 0,1339.Ln(WT) d Quá trình nâng nhiệt 600 – 10000C Ln(A) = 7,9091 – 0,0019.Ln(WT) Ln( σ Max ) = -0,3109 + 0,3243.Ln(WT) e Quá trình hạ nhiệt độ 1200 – 10000C Ln(A) = 7,4500 – 0,4916.Ln(WT) Ln( σ Max ) = -0,8955 + 0,4781.Ln(WT) f Quaù trình hạ nhiệt độ 1000 – 6000C Ln(A) = 7,8960 – 0,0372.Ln(WT) Ln( σ Max ) = 0,0154 + 0,3562.Ln(WT) g Quá trình hạ nhiệt độ 600 – 4000C Ln(A) = 8,0500 – 0,9513.Ln(WT) Ln( σ Max ) = 0,3644 + 0,0173.Ln(WT) ™ Dựa vào kết phân tích nhiệt vi sai DTA, xác định nhiệt độ xuất pha lỏng trình kết khối lượng pha lỏng phụ thuộc vào tốc độ nung ™ Giới thiệu phần mềm thiết kế lò nung ứng dụng kết nghiên cứu hoàn thiện sau Phần mềm giúp cho người sử dụng nắm bắt trình tự thiết kế lò nung, giúp cho người sử dụng nhanh chóng tính toán lựa chọn tối ưu thiết kế lò nung ABSTRACT Introduction Defining the curve for the firing product is a very important problem in material production technology in general and ceramic product in particular In foreign countries, this is the most important problem in technology transfer Establishing basic theory for firing process combine with the necessary experimentation in order to esbtablish the dealing between the technique parameter in the firing, since then establishing the firing temperature limit of each kind of Ceramic product is necessary to control firing technology and this is the research topic’s purpose “Research about firing system on the mechanical properties of ceramic material” Experimental research method ™ Establishing dummy experimentation and defining the effect of firing speed on the mechanics durability of product (define though Modulus of rupture of product during firing process) σ max = A.δ T α T ρ (T ) WT ™ Designing and establishing kiln equipment system can define the mechanics durability at high temperature in order to solve dummy experimentation was as established above ™ Apply differential thermal analysis method DTA-DDTA-TG-DTG to look for the around sensible investigate and suitable with experimental condition According to these analysis, we define basic process we indicated basic process in sinter is flexible deform and elastic deform and indicated the limited temperature that material transform flexible phase to elastic deform Experimental research result ™ Indicate a research process for a specific material to establish a suitable firing process step by step in a specific kiln ™ In the range research temperature mathematic (RuT) equation describle firing speed effect (WT) to mechanics durability of product have rule: Ln( σ Max ) = b + c.Ln(WT) Ln(A) = b’ – c’.Ln(WT) b, b’ c, c’: technique parameters depend on the firing 10C/minute ≤ WT ≤ 320C/minute With research object was chosen, in the limited condition is permited, in the range of flexible deform of researching material, the firing effect of firing speed to the mechanics durability of product by the mathematic description: a Lift up temperature process 30 – 2000C Ln(A) = 4,4748 – 0,4114.Ln(WT) Ln( σ Max ) = -3,1869 + 0,4929.Ln(WT) b Lift up temperature process 200 – 4000C Ln(A) = 5,5194 – 0,6077.Ln(WT) Ln( σ Max ) = -1,9820 + 0,3426.Ln(WT) c Lift up temperature process 400 – 6000C Ln(A) = 6,7406 – 0,8604.Ln(WT) Ln( σ Max ) = -1,1927 + 0,1339.Ln(WT) d Lift up temperature process 600 – 10000C Ln(A) = 7,9091 – 0,0019.Ln(WT) Ln( σ Max ) = -0,3109 + 0,3243.Ln(WT) Trang xxviii Phụ lục III Kết phân tích phối liệu III.1 Kết phân thành phần khoáng Hình III.1: Kết phân tích thành phần khoáng phối liệu Hvth: Hoàng Trung Ngôn Luận văn thạc sỹ Trang xxix Hình III.2: Kết phân tích thành phần khoáng T = 6000C Hvth: Hoàng Trung Ngôn Luận văn thạc sỹ Trang xxx Hình III.3: Kết phân tích thành phần khoáng VL T =10000C Hvth: Hoàng Trung Ngôn Luận văn thạc sỹ Trang xxxi Hình III.4: Kết phân tích thành phần khoáng VL T =12000C Hvth: Hoàng Trung Ngôn Luận văn thạc sỹ Trang xxxii Hình III.5: Kết phân tích thành phần khoáng T =10000C(làm nguội) Hvth: Hoàng Trung Ngôn Luận văn thạc sỹ Trang xxxiii Hình III.6: Kết phân tích thành phần khoáng T=6000C(làm nguội) Hvth: Hoàng Trung Ngôn Luận văn thạc sỹ Trang xxxiv Hình III.7: Kết phân tích thành phần khoáng T=4000C(làm nguội) Hvth: Hoàng Trung Ngôn Luận văn thạc sỹ Trang xxxv Hình III.8: Kết phân tích vi sai nhiệt lượng DSC phối liệu Hvth: Hoàng Trung Ngôn Luận văn thạc sỹ Trang xxxvi Hình III.9: Kết phân tích nhiệt vi sai (DTA-TG) phối liệu với tốc độ nâng nhiệt WT=100C/phút Hvth: Hoàng Trung Ngôn Luận văn thạc sỹ Trang xxxvii Hình III.10: Kết phân tích nhiệt vi sai (DTA-TG) phối liệu với tốc độ nâng nhiệt WT=150C/phút Hvth: Hoàng Trung Ngôn Luận văn thạc sỹ Trang xxxviii Hình III.11: Kết phân tích nhiệt vi sai (DTA-TG) phối liệu với tốc độ nâng nhiệt WT=200C/phút Hvth: Hoàng Trung Ngôn Luận văn thạc sỹ Trang xxxix Hình III.12: Kết phân tích nhiệt vi sai (DTA-TG) phối liệu với tốc độ nâng nhiệt WT=300C/phút Hvth: Hoàng Trung Ngôn Luận văn thạc sỹ Trang xl Hình III.13: Kết phân tích nhiệt vi sai (DTA-TG) phối liệu với tốc độ nâng nhiệt WT=100C/phút, WT=150C/phút, WT=200C/phút, WT=300C/phút Hvth: Hoàng Trung Ngôn Luận văn thạc sỹ Trang xli Hình III.14: Kết phân tích hệ số giãn nở nhiệt vật liệu Hvth: Hoàng Trung Ngôn Luận văn thạc sỹ LÝ LỊCH TRÍCH NGANG HOÀNG TRUNG NGÔN Họ tên: Ngày, tháng, năm sinh: 20 -11 - 1979 Địa liên lạc: Nơi sinh: Nghệ An 134/15A Lạc Long Quân, P.9, Q.Tân Bình, TP.HCM I QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: (Bắt đầu từ Đại học tới nay) Từ 09/1997 đến 01/2002: 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: Giỏi II QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC (Bắt đầu từ làm đến nay) ™ Từ 04/2002 đến nay: Các giảng dạy Khoa Công Nghệ Vật Liệu, trường Đại Học Baùch Khoa TP.HCM ... Nơi sinh: Nghệ An Chuyên ngành: Công Nghệ Vật Liệu Vô Cơ MSHV: 00304058 I - TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ NUNG ĐẾN TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU CERAMIC II - NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG 1)... NGÀNH Lời Cảm Ơn Cơng trình nghiên cứu học viên Hồng Trung Ngơn thực với đề tài ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ nung đến tính chất lý vật liệu Ceramic” thực Phịng thí nghiệm Bộ mơn vật liệu Silicát,... trình nung, từ xác lập phạm vi nung loại sản phẩm Ceramic việc làm cần thiết để thực làm chủ công nghệ nung mục tiêu nghiên cứu đề tài "Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ nung đến tính chất lý vật liệu