低维硅质隔热材料的研究

来源 :郑州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhongqiangcumt
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
本课题利用微纳米尺寸的二氧化硅粉体,加入一定量的硅酸铝纤维增强基体,制备了具有微纳米孔径、高气孔率、低热导率和优良隔热性能的低维复合隔热耐火材料。研究了材料粒径大小、纤维的加入量和成型压力的大小对隔热材料力学性能、隔热性能以及成型行为的影响,并探讨了隔热材料内部热量传输微观机制。最后通过数值模拟,利用有限元法,模拟了气孔孔径大小以及气孔率对材料隔热性能的影响。为了研究粉体粒径大小对隔热材料隔热性能和力学性能影响,选用三种不同粒径的氧化硅细粉(30nm、100nm和1μm)作为固相基体材料,通过调节不同粒径的氧化硅细粉在试样中的比例来考察颗粒粒径对试样宏观性能的影响。结果显示,随着组成试样的大粒径颗粒的增多,其体积密度和耐压强度越大,但是试样的线收缩率和导热系数却变小。由于选作固相基体材料的气相氧化硅本身的导热系数比静止空气的还要低,所以,颗粒的堆积密度越大,其导热系数会越小。同时研究了颗粒粒径的大小对试样隔热性能影响的微观机制:颗粒堆积密度越大,颗粒之间的接触点会越多,由于所用颗粒均为微纳米尺寸,这些接触点所形成的晶界热阻效应不可忽略。单位尺寸内颗粒的接触点越多,由颗粒所围成的气孔就会越小,这会阻碍空气在孔隙中的热对流,特别是当孔径达到100nm以下的时候,这种阻碍作用更加显著。为了研究纤维的加入量对试样性能的影响,通过添加不同量的硅酸铝纤维,观察纤维与微粉的结合状态以及在材料内部的分布状况,考察了纤维的添加量对材料力学性能和隔热性能的影响。结果显示,纤维的加入能够改善试样的整体性,提高试样的强度,因为纤维能够将颗粒缠绕在一起,起到网络桥接的作用。试样中不含纤维时,其内部颗粒为刚性接触,在外力作用下很容易出现滑移,强度很低。但是当纤维加入量超过10wt%,就会很难分散。随着试样中纤维含量的增多,试样的体积密度和强度越来越大,相同温度下的线收缩率和导热系数也越来越大,但是增加幅度都逐渐减缓。纤维的加入增大了试样的导热系数,这一方面因为相同温度下,纤维的导热系数要高于氧化硅颗粒,另一方面纤维增加了试样的热传导的面积。通过改变不同的成型压力,研究成型压力对材料孔隙的形成以及分布状态的影响,进而考察了对材料整体性、结构以及隔热性能的影响。结果表明,成型压力较小时,试样内部气孔连通,孔径比较大,试样的体积密度和耐压强度都比较小。随着成型压力的变大,试样内部孔隙率会减小,多为孤立的封闭气孔,试样的体积密度和强度都比较高。由于固相物质的导热系数低于空气,所以试样的导热系数随着成型压力的增大而变小。把低维隔热材料在不同的温度下进行热处理,研究试样的最高使用温度。结果表明,在1100℃以上,特别是到了1200℃,试样中的不定形氧化硅完全完全转化为石英,不再具有保温效果。但是在温度低于1000℃时,氧化硅粉体基本没有晶化。在因此,试样的长期使用温度要控制在1000℃以下。采用有限元分析的方法,建立了低维隔热材料的物理模型,模拟气孔率和孔隙大小对试样导热系数的影响。结果表明,气孔尺寸越小,导热系数越小:在25vol%~75vol%的范围内,气孔率越大,导热系数越大。
其他文献
众所周知,播音主持是一项语言艺术活动,播音主持的语言直接关系到节目的播出效果。如果主持人的基本功不扎实,语言苍白无力,难以带动听众的情绪,可想而知,这档节目的播出效果也是非
人们在开采使用矿产资源的同时,堆弃大量含有硫化物的废弃矿石和废渣于周围环境中。矿山环境中因硫化矿物氧化,导致采矿产生大量的酸性矿坑排水。这种水体具有低pH值,高电导
突发事件的发生往往都会超出民众行事常理范围,也会体现不可预料性,进而成为广大民众高度关注的焦点性问题,这就应当在新闻报道中,保证报道时间适度和内容完整。想要实现这样
良好的企业文化在国有企业健康和稳定发展过程中具有重要作用,是促进企业发展的中坚力量。本文主要 论述了新闻宣传工作对国有企业文化建设的作用,提出了新时代背景下国有企
随着我国经济的快速发展,电视新闻采访越来越频繁,电视成为了舆论宣传最重要的手段之一,在采访的过程中难免会受到很多因素的影响,而本文将着重对电视新闻采访中情感因素进行分析
盐业生产和气象要素紧密相关,尤其是和蒸发量的关系更为密切。生产的全过程都要充分地利用蒸发量,从而增加产量,提高质量。个盐场海盐生产情况的好与坏。经济效益的大与小,很
前不久,我应邀参加了地方政府举办的“1995年新城子区效益型农业科技师资培圳班”。农业部门的领导请我讲课,内容之一是1994年玉米减产的气象原因。因为我重返气象部门时间短,收
期刊
在CO2-H2O-岩石系统中由于碳酸盐岩的可溶性,使其回收土壤/大气CO2的通量比硅酸盐岩更大。通过大陆河流湖泊HCO3-来源和海洋碳来源两种计算方式得出,碳酸盐岩溶解回收大气CO2
9月13日,联合国世界旅游组织(UNWTO)第22届全体大会在成都开幕。100多个国家的部长级贵宾和800多位正式代表出席大会,共话全球旅游发展。大会期间,由我国发起的第一个全球性国
本刊讯 凉山州木里县屋脚乡利家咀,是中国最后的母系部落,至今保持着传统的走婚习俗。这里群山环绕,神秘而美丽,这里生活着一支当年随着成吉思汗远征后定居的蒙古族部落,是洛