粉煤灰低溫燒成多孔材料及孔結構的調控機制.pdf

1、學校代碼：10406分類號：TG171學號：120085204009南昌航空大學南昌航空大學碩士學位論文粉煤灰低溫燒成多孔材料及粉煤灰低溫燒成多孔材料及孔結構的調控機制孔結構的調控機制碩士研究生：碩士研究生：杜建亮導師：師：盧金山教授申請學位級別：碩士專業(yè)：業(yè)：材料工程所在單位：材料科學與工程答辯日期：2014年12月17日授予單位：南昌航空大學I摘要氣孔形貌及孔徑分布對多孔材料的力學性能、保溫隔熱及吸聲等性能具有重要影響。本文以粉煤灰

2、為主要原料，利用Na2CO3和SiO2反應產生CO2作為發(fā)泡氣體來源，采用低溫發(fā)泡法制備Na2OCaOSiO2B2O3F（NCSBF）系多孔材料。首先從氣體生成和逸散兩個角度出發(fā)，研究了該體系多孔材料的孔隙內部氣體量的調控過程；創(chuàng)新地提出了對氣孔的形成過程進行控制，分別研究了SiC和Si顆粒對多孔材料氣孔結構的調控機制。對孔隙內部氣體量的研究表明：Na2CO3與SiO2反應生成Na2SiO3的表觀反應活化能和指前因子分別為208kJmo

3、l和1.96108min1，配合料中失重反應的表觀反應活化能和指前因子分別為86kJmol和6.47103min1，配合料內其它成分如CaO、B2O3等有助于降低Na2CO3與SiO2反應的表觀反應活化能和指前因子；NCSBF系多孔材料在850℃保溫條件下的氣體逸散過程微弱，通過提高升溫速率有助于減少物料熔融前的氣體損失，即促進多孔材料的體積密度降低，當升溫速率由5℃min提高至20℃min時，多孔材料的體積密度由0.72gcm3降至0

4、.66gcm3。對SiC的作用機制研究表明：NCSBF系多孔材料熔體內SiC粒徑隨氧化時間而減小，當SiC加入量為3%，氧化時間為4h，SiC平均粒徑由195μm減小至150.7μm，之后粒徑保持不變；當SiC粒徑為198μm時，氣孔多分布于SiC顆粒邊緣，SiC具有促進氣泡形核作用，且其非均相形核數量隨著顆粒粒徑的減小而逐漸減弱，粒徑為600目時其形核效果基本消失；SiC的加入造成氣孔孔壁破壞而相互連通，促進多孔材料內部氣孔聚并區(qū)域的

5、增加，當SiC含量為5%時，此時內部氣孔的聚并程度最為嚴重，在隨機剖面中連通區(qū)域面積占剖面面積的20%。對Si顆粒的作用機制研究表明：NCSBF系熔體內Si顆粒尺寸隨氧化時間的變化不顯著；當Si顆粒粒徑為198μm時，氣孔多分布于Si顆粒邊緣，Si顆粒具有促進氣泡形核的效果，且其非均相形核數量隨著顆粒粒徑的減小而逐漸減弱，粒徑為10μm時其形核效果基本消失；當Si顆粒粒徑小于25μm時，隨著粒徑的減小多孔材料的體積密度也隨之減小；Si顆