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以天然镁橄榄石为原料,采用熔盐法分别在NaCl和NaCl-Na2CO3熔盐体系中制备了镁橄榄石质隔热材料。分析了不同烧结温度及不同熔盐含量对材料性能和结构的影响。结合扫描电子显微镜和X射线衍射仪对材料的显微结构变化和物相变化进行了表征,确定了镁橄榄石质隔热材料的制备工艺参数。同时,研究了以回收到的熔盐作为原料来制备镁橄榄石质隔热材料的可行性,得到如下的主要结论:
提高烧结温度有利于材料力学性能的提升,当烧结温度超过1150℃时,材料的致密化程度很高,其体积密度已经达不到隔热材料的要求;提高熔盐的含量有利于提高材料的显气孔率,当熔盐含量超过一定的量时,材料内镁橄榄石基质的量太少,不容易形成结构较好的镁橄榄石骨架,使材料的强度降低。当熔盐总含量一定时,熔盐中NaCl含量越低,由Na2O形成的Na4Mg2Si3O10的量就越多;熔盐中NaCl含量太高,材料的显气孔率显著下降,材料成为致密的烧结体。熔融后的NaCl提供液相环境促进镁橄榄石颗粒的烧结,使材料结构更加紧密;NaCl经过水溶液处理后,其占据的空间就形成了气孔。Na2CO3在高温下分解为Na2O和CO2,CO2从试样内逸出形成了气孔,Na2O在高温下部分分解为纳而挥发,另一部分与材料内的氧化镁、氧化硅和氧化铝等反应,形成固溶体。
以NaCl为熔盐制备镁橄榄石质隔热材料的最佳工艺参数为:烧结温度1100℃,NaCl含量50％,此条件下制备的试样的体积密度为1.08g/cm3、耐用强度为5.11MPa,在200℃、500℃和900℃的热导率分别为0.301W·m-1·K-1、0.325W·m-1·K-1和0.363W·m-1·K-1。
以NaCl-Na2CO3为熔盐制备镁橄榄石质隔热材料的最佳工艺参数为:烧结温度1100℃,NaCl含量25％,Na2CO3含量25％,此条件下制备的试样的体积密度为1.03g/cm3、耐用强度为4.96MPa,在200℃、500℃及900℃的热导率分别为0.121W·m-1·K-1、0.143W·m-1·K-1和0.180W·m-1·K-1。
通过性能的对比,以回收的熔盐为原料制备的试样与同样配方下以NaCl为原料制得的试样的性能相差不大,熔盐有一定的回收再利用价值。