《建築衛生陶瓷高溫塑性形變的微觀機理與調控機制》是依託武漢理工大學，由鄧騰飛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：建築衛生陶瓷高溫塑性形變的微觀機理與調控機制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：鄧騰飛
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
建築衛生陶瓷生產過程中的塑性形變成為阻礙產品輕量化發展的重要問題，特別是高溫下塑性形變的微觀機理及其抑制方案是亟需深入探索的關鍵科學問題。本項目根據建築衛生陶瓷的典型組成，選擇石英、莫來石（由高嶺土在高溫下轉變而成）和長石構建具有代表性的三元體系，研究Na2O對 K2O-Al2O3-SiO2相圖中SiO2-K2O·Al2O3·6SiO2-3Al2O3·2SiO2區域相平衡關係的影響來計算高溫燒成過程中產生誘導發生形變的液相的含量；探索高溫熔體中晶體的形貌、粒徑及分散程度對高溫液相粘度的影響規律；進而耦合液相量、液相粘度與表觀粘度三者之間的關係，建立數學模型，闡明建築衛生陶瓷高溫塑性形變的微觀機制並提出調控策略。最後，通過模擬實驗，驗證本研究所建立的證明建築衛生陶瓷高溫塑性形變的微觀機理對實際生產的理論指導價值，實現確保獲得規定尺寸和形狀的輕薄建築衛生陶瓷產品。
結題摘要
建築衛生陶瓷製品的高溫塑性形變 (pyroplastic deformation) 是特指陶瓷坯體在燒制過程中產生大量液相併在自身重力作用下發生的形狀變化。控制陶瓷坯體在燒制過程中的塑性形變是確保獲得規定尺寸和形狀的陶瓷產品的首要前提條件。研究表明，陶瓷坯體的高溫塑性形變數和坯體的厚度有著密切的關係，對陶瓷坯體減薄會造成其高溫塑性形變數的急劇增加，同時也會造成陶瓷產品的強度不夠，影響產品的抗折和抗壓強度。特別是對於建築衛生陶瓷，由於其尺寸大、形狀複雜並且自身重量較重，在成型時通常對建築衛生陶瓷坯體的壁厚進行加厚處理來減少坯體在燒制過程中產生的高溫塑性型變數，藉此增加建築衛生陶瓷產品的強度。但是，加厚處理會造成建築衛生陶瓷製品偏重，消耗更多的原料。本項目採用二氧化矽、氧化鋁、碳酸氫鉀為原料，配比了K2O-Al2O3-SiO2系統莫來石區1300°C、1400°C等溫線選點的化學組成，重新測定了K2O-Al2O3-SiO2系統莫來石區1300°C、1400°C等溫線並討論了Na2O的加入相平衡的影響。設計了一款適合高溫下高粘度連續測量的粘度測量裝置對衛生陶瓷高溫液相粘度進行了測量，對比不同的模型對陶瓷高溫液相粘度預報的準確性並探討了關於衛生陶瓷高溫液相粘度的合適模型(M-SW模型)，同時對模型進行修正，得到適合預報衛生陶瓷高溫液相粘度的數學模型。研究了不同的晶相組成和微觀形貌對高溫塑性形變的影響，均勻分散的固相顆粒大大減少了陶瓷的高溫塑性形變。分析探討添加不同原料衛生陶瓷的高溫塑性形變機理，最後歸納出衛生陶瓷高溫塑性形變與液相粘度之間的關係。歸納出了液相量，液相粘度及晶相組成的耦合規律，建立了高溫液相粘度和衛生陶瓷形變數之間的數學模型。通過研究內容設計出一款新的衛生陶瓷配方，並研究了新配方的高溫塑性形變的相關機理。公開發表學術論文 9 篇，其中 SCI 收錄 7 篇，培養 5 名碩士研究生。還有若干成果在兩年內會陸續發表。
