全文总字数：10439字
1. 研究目的与意义（文献综述）
1.1 研究目的与意义
近年来，陶瓷材料的应用越来越广，作为无机非金属材料的代表之一，陶瓷材料的性能受到人们的广泛关注。陶瓷材料具有耐高温、高强度、抗腐蚀等一系列优良性能，热膨胀性是陶瓷的主要性能之一。陶瓷材料一般在热应力下比较容易破坏，抗热震性能较差。抗热震性能主要取决于材料的热膨胀性能,一般而言热膨胀系数低的陶瓷具有优异的抗热震性能。低膨胀陶瓷的应用非常广泛,从日用餐具到大型望远镜的反射镜底座等(从普通技术到高新技术),特别是近年来各种小型热交换器和汽车排气用的催化载体的开发应用,使低膨胀陶瓷材料受到了人们极大的注意。一般来说，根据热膨胀系数α的大小可将陶瓷材料分成三类：高膨胀类：（α＞8×10-6°c-1）的beo、al2o3、mgo·al2o3、稳定zro2等。中膨胀类：（α＝2~8×10-6°c-1）的sic、sno2、3al2o3·2sio2、zrsio4等。低膨胀类：（α＜2×10-6°c-1）的2mgo·2al2o3·5sio2、al2o3·tio2、2zro2·p2o5、nb2o5等。低膨胀陶瓷中有两种类型：一种是晶体本身为低膨胀，另一种晶体不是低膨胀，而是中膨胀或者高膨胀，由这些晶体构成的多晶陶瓷，由于晶体的各向异性，使多晶陶瓷体内产生热应力而出现裂纹，从而使多晶陶瓷显示了低膨胀的特性。
堇青石陶瓷是一种优异的抗热震陶瓷材料，具有高比电阻率、低介电常数和低热膨胀等特性。自然界中堇青石含量较低，工业用堇青石多为人工合成，但是合成堇青石比较困难，它的生成条件比较苛刻：烧成温度范围窄，温度较低会没有明显的堇青石生成，提高温度又会导致大量的玻璃相生成而造成堇青石的热稳定性降低，难以致密烧结。目前堇青石的合成方法主要包括:(1)mgo、al2o3、sio2 固态反应法; (2)湿化学方法，如溶胶-凝胶法、水解法、喷雾热解法、燃烧合成法。这些方法存在原料价格昂贵、产量低、工艺流程复杂等缺点，不适合大规模低成本应用。为扩大堇青石陶瓷的烧成范围，常加入不同的添加剂。本课题通过以泗水黏土、滑石、工业氧化铝等为主要原料合成堇青石，并通过与锂辉石复合进一步降低热膨胀系数，获得低热膨胀陶瓷材料。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 基本内容
2.1.1 研究目标
本课题以泗水粘土、滑石、工业氧化铝为原料，根据堇青石的理论组成（MgO13.4wt%，Al2O334.8wt%，SiO251.8wt%）设计原位生成堇青石并与锂辉石复合的低膨胀陶瓷配方组成，由此制定实验方案。再通过阅读大量文献分析泗水粘土、滑石、工业氧化铝及锂辉石的作用；分析影响低膨胀陶瓷结构与性能的因素、提出改善低膨胀陶瓷抗热震性的途径。
2.1.2 研究内容
（1）查阅不少于20篇相关文献资料，其中近5年英文文献不少于3篇，了解国内外相关研究概况和发展趋势，了解选题对社会、健康、安全、成本以及环境等的影响。
（2）翻译相关外文资料三篇，即完成不少于5000字的英文文献翻译。
（3）掌握耐热陶瓷的性能要求，根据堇青石的理论组成，以泗水粘土、滑石、工业氧化铝等为原料，设计原位生成堇青石并与锂辉石复合的低膨胀陶瓷的配方组成。并制定实验方案。
（4）结合查阅的论文资料，分析泗水粘土、滑石、工业氧化铝及锂辉石的作用；分析影响低膨胀陶瓷结构与性能的因素；提出改善低膨胀陶瓷抗热震性的途径。
（5）总结国内外相关研究概况和发展趋势、总结选题对社会、健康、安全、成本以及环境的影响，撰写毕业论文。
2.2 研究的技术方案
本课题拟以泗水粘土、滑石、工业氧化铝等为主要原料，设计一系列原料配比，精确称量配料，通过球磨、混料和过250目筛后得到混合粉体，再经造粒和陈腐后，半干压制得陶瓷坯体，再通过XRD、XRF、SEM等手段测试合成堇青石陶瓷的组成、工艺、性能与结构的关系，选出最优解。
2.2.1 实验路线流程图
图1 堇青石-锂辉石低膨胀陶瓷制备流程图
2.2.2 样品制备的工艺过程及参数控制
1. 根据理论堇青石陶瓷的化学组成计算所需泗水黏土、滑石、锂辉石等原料的配比，精确称量配料并混合均匀。
2. 用刚玉球与球磨机对原料分别进行研磨与混料1h。
3. 将研磨过后的粉料过250目筛得到混合粉体。
4. 对干燥混合粉体，添加7wt%的蒸馏水，造粒制成流动性好的小球颗粒。
5. 陈腐24h，使陶瓷粉料的水平变得更加均匀。
6. 通过半干压成型法（50kN成型压力）制得直径约30mm柱状陶瓷坯体若干，保压时间1min。
7. 在100～110°C温度下烘干24h后，采用无压烧结工艺在 1300~1400°C温度范围内烧结制备陶瓷样品。
8. 采用XRD、XRF、SEM等测试手段测试烧成陶瓷样品的晶相组成和室温到800°C以及室温到1100°C的热膨胀率。3. 研究计划与安排
第1-3周：查阅国内外相关资料并翻译外文资料，明确研究任务，了解研究实验所需原料、仪器和设备，撰写开题报告并进行开题报告答辩。
第4-9周：整理相关国内外资料、按照样品性能与结构的要求，制定的实验方案及技术路线；撰写毕业论文绪论、学习并撰写样品结构与性能表征方法。
第10-15周：分析泗水粘土、滑石、工业氧化铝及锂辉石的作用；分析影响低膨胀陶瓷结构与性能的因素；提出改善低膨胀陶瓷抗热震性的途径。毕业论文正文的撰写、修改及定稿。
4. 参考文献（不低于12篇）
[1]jianfeng wu, chenglong lu, xiaohong xu et al. cordierite ceramics prepared from poor quality kaolin for electric heater supports:sintering process, phase transformation, microstructure evolution and properties[j]. journal of wuhan university of technology-mater.sci.ed,2018,33(03):598-607.
[2]djaida redaoui, foudil sahnoune, menad heraiz et al. phase formation and crystallization kinetics in cordierite ceramics prepared from kaolinite and magnesia[j]. ceramics international,2018, 44(04):3649-3657.
[3]王时晨,胡永莉,王展志等. 烧结温度对煤系高岭土制备堇青石陶瓷的影响[j]. 人工晶体学报, 2018, 47(12):2648-2654.
课题毕业论文、开题报告、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
