Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
Sản phẩm gốm bền sốc nhiệt sử dụng cho lò nung siêu cao tần là vật
liệu gốm kỹ thuật cao. Khác với các vật liệu bền sốc nhiệt theo dạng bức xạ,
truyền dẫn nhiệt thông thường, nó phải làm việc trong môi trường lò siêu cao
tần nhiệt ñộ cao làm việc trong môi trường sốc nhiệt rất cao từ 400 0C lên
1200 0C trong vong 10 giây. Nên vật liệu gốm kỹ thuật sử dụng cho lò cao
tần yêu cầu chất lượng và ñộ bền ñặc biệt.
Việc lựa chọn hệ vật liệu phụ thuộc vào từng mục ñích cụ thể và nhiệt
ñộ làm việc của lò. ðối với lò cao tần nấu chảy hợp kim mầu, ở khoảng nhiệt
ñộ 1250 0C hệ vật liệu thường sử dụng trên nền hệ gốc chứa mullite
cordierite, corund, quartz, spodumene, aluminum titanate hay zirconia ổn
ñịnh. Ở những ứng dụng tại dải nhiệt ñộ cao hơn, thông thường các hệ vật
liệu như silicon carbide, nitride reinforced ñược sử dụng làm hệ vật liệu gốc.
Do ñặc tính siêu bền cơ nhiệt của hệ vật liệu này, việc nghiên cứu lý
thuyết hiện vẫn còn ñang rất nhiều tranh cãi. Về mặt công nghệ, việc triển
khai sản xuất với số lượng lớn ñòi hỏi quy mô và trình ñộ phát triển công
nghệ cao. Tại một số trung tâm công nghệ vật liệu Việt nam, hiện cũng có
một số ñề tài nghiên cứu mang tính học thuật và công nghệ nghiên cứu về
mảng ñề tài này. Tuy nhiên, kết quả chỉ dừng lại ở dạng vật liệu mà chưa có
nhiều ứng dụng vào các sản phẩm và ñiều kiện làm việc cụ thể. Hiện nay, sản
phẩm và các chi tiết sử dụng vật liệu dạng này vẫn phải nhập ngoại với chi
phí giá thành rất cao và không chủ ñộng về thời gian.
Việc tập trung nghiên cứu hệ vật liệu bền sốc nhiệt hiện nay không chỉ là vấn
ñề mang tính học thuật và công nghệ mới hiện ñang ñươc thế giới ñặc biệt
quan tâm mà còn góp phần xây dựng công nghệ sản xuất với trình ñộ cao,
ñáp ứng nhu cầu sử dụng các chi tiết sản phẩm gốm kỹ thuật chất lượng cao
của các cơ sở sản xuất trong nước.
Nắm bắt nhu cầu cấp thiết từ thực tế sản xuất sản phẩm hợp kim chế tác
kim loại quý chế tác ñồ trang sức bằng vàng bạc và các kim loại màu khác,
sản xuất chi tiết và sản phẩm răng giả trong y học từ hợp kim ñặc biệt bằng
công nghệ nung siêu cao tần, nhóm thực hiện ñề tài ñã khảo sát nhu cầu hiện
nay của các nhà sản xuất trong nước về việc sản xuất nhằm thay thế một
phần, tiến tới thay thế hoàn toàn sản phẩm chén nung gốm siêu bền sốc nhiệt
hiện ñang ñược sử dụng.
Công nghệ nấu chảy hợp kim sử dụng lò nung siêu cao tần thực tế ñã
chứng minh hiệu quả rất to lớn về năng suất, chất lượng sản phẩm. Tuy nhiên
chén nung sử dụng trong quá trình nấu chảy hợp kim lại ñòi hỏi một hệ vật
liệu với các chỉ số cơ lý ñặc biệt cao. Thời gian nấu chảy kim loại thực tế chỉ
diễn ra trong vài phút, thêm vào ñó, hệ hợp kim nóng chảy nhiệt ñộ cao còn
có ñặc tính ăn mòn và thẩm thấu rất mạnh. Trong ñiều kiện làm việc khắc
nghiệt ñó, hệ vật liệu lựa chọn chế tạo chén nung không chỉ ñòi hỏi ñặc tính
siêu bền sốc nhiệt, nó còn ñòi hỏi chỉ số bền cơ, bền hóa, chống ăn mòn và
thẩm thấu kim loại nóng chảy rất cao.
Viện Nghiên cứu sành sứ Thủy tinh Công nghiệp ñã ñăng ký với Bộ
Công Thương ñề tài: “ Nghiên cứu công nghệ sản xuất gốm bền cơ và sốc
nhiệt cho lò nung siêu cao tần nhiệt ñộ cao”
Hợp ñồng thực hiện ñề tài khoa học công nghệ số 64-08/RD/ Hð-KHKT
Ký giữa Bộ Công Thương và Viện Nghiên cứu Sành sứ Thủy tinh Công
nghiệp ngày 25 tháng 01 năm 2008.
Mục tiêu của ñề tài:
• Nghiên cứu, ñịnh hướng và lựa chọn hệ vật liệu gốm chịu lửa bền sốc
nhiệt sử dụng làm chén nung cho lò siêu cao tần và các ứng dụng sốc
nhiệt cao, làm việc trong môi trường kim loại nóng chảy ăn mòn và
thẩm thấu mạnh.
• Xây dựng quy trình công nghệ hoàn thiện sản xuất sản phẩm chén
nung bền sốc nhiệt, làm việc tại nhiệt ñộ cao.
• Sản xuất thử nghiệm 1000 chén nung, thử nghiệm tại thực tế sản xuất.
Nội dung nghiên cứu:
• Nghiên cứu sử dụng các nguồn nguyên liệu và phối trộn cho việc tổng
hợp vật liệu gốm bền sốc nhiệt.
• Xác ñịnh cấp phối tối ưu, ñánh giá khả năng bền nhiệt, và tăng cường
tuổi thọ vật liệu trong môi trường sốc nhiệt khắc nghiệt.
• Nghiên cứu công nghệ và quy trình sản xuất phù hợp với ñiều kiện
thực tế.
• ðánh giá các thông số và ñặc tính kỹ thuật của vật liệu.
• Tổ chức sản xuất thử nghiệm 1000 sản phẩm.
• Thử nghiệm thực tế sản xuất và so sánh với sản phẩm nhập ngoại.
PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Vật liệu gốm bền nhiệt có vai trò ñặc biệt quan trọng không dễ gì thay
thế và ñược ứng dụng rộng rãi trong mọi ngành công nghiệp nhiệt ñộ cao.
Việc nghiên cứu và ứng dụng ñã ñược tiến hành trong nhiều năm và thu ñược
những thành tựu to lớn. Tùy theo mục ñích và yêu cầu cụ thể, rất nhiều hệ vật
liệu gốm bền nhiệt ñã ñược tập trung nghiên cứu phát triển cả trong nước và
trên thế giới.
Về mặt lý thuyết, hệ vật liệu bền nhiệt ñược tổng hợp dựa trên cơ sở
thành phần chính của pha gốm có hệ số dãn nở nhiệt rất thấp, cấu trúc tinh
thế ổn ñịnh và xếp chặt. Quá trình chuyển pha thù hình và biến ñổi thể tích
nếu có xảy ra khi dao ñộng nhiệt ñộ không tạo nên ứng suất phá hủy sự ổn
ñịnh của toàn hệ thống. Một khía cạnh khác cũng ñược tập trung nghiên cứu
chuyên sâu, ñó là hàm lượng và ñộ nhớt pha lỏng trong cấu trúc vật liệu bền
sốc nhiệt khi làm việc tại nhiệt ñộ cao cũng ảnh hưởng rất lớn ñến khả năng
chống lại sự phá hủy do sốc nhiệt. Cấu trúc và liên kết biên tinh thế của vật
liệu cũng là yếu tố có ảnh hưởng ñáng kể ñến tính bền nhiệt của vật liệu.
1. ðặc ñiểm của một số hệ vật liệu gốm bền sốc nhiệt:
1.1. Hệ vật liệu bền nhiệt cordierite Mg2Al4Si5O18: [1], [2]
Cordierite là một hệ vật liệu bền nhiệt truyền thống ñiển hình và ñược
ứng dụng rộng rãi hiện nay trong công nghiệp sản xuất gốm sứ và các ứng
dụng nhiệt ñộ cao. Thành phần pha chủ yếu của hệ vật liệu này là cordierite
có hệ số giãn nở nhiệt rất thấp, nằm trong khoảng 3.10-6 0K-1. Do hệ số dãn
nở nhiệt thấp, cường ñộ kháng nén tương ñối cao, mức ñộ ổn ñịnh và an toàn
trong dải nhiệt ñộ làm việc dưới 13600C khá tốt nên hệ vật liệu này ñược ứng
dụng rất rộng rãi trong công nghiệp nhiệt, ñặc biệt công nghiệp sản xuất vật
liệu gốm sứ làm tấm kê, trụ ñỡ, bao nung sản phẩm... Nhược ñiểm lớn nhất
hạn chế khả năng tổng hợp và ứng dụng hệ vật liệu này là ñộ chịu lửa không
Hệ số dãn nở nhiệt của hệ vật liệu alutit ảnh hưởng khá rõ nét và phụ
thuộc nhiệt ñộ nung. ðiều này hoàn toàn dễ lý giải do ảnh hưởng của tỷ lệ
thành phần pha tinh thể kết tinh aluminum titanate trong vật liệu. Ở nhiệt ñộ
kết khối, alutit nhận ñược giá trị hệ số giãn nở nhiệt thấp nhất, nằm trong
khoảng 6,8.10-6.0K-1 với C-AT1 kết khối tại 14300C. Phối liệu còn lại C-AT2
và 3 ñều có giá trị hệ số giãn nở nhiệt khá cao do chưa ñạt ñược ñộ kết khối
cần thiết.
Việc thử nghiệm thực tế ñộ bền chịu sốc nhiệt ñối với chén nung trong
lò nấu chảy siêu cao tần cho kết quả tương ñối khả quan. Chu kỳ nâng hạ
nhiệt ổn ñịnh ñạt 3-4 lần ñối với mẫu kết khối C-AT1 và giảm dần ñối với C
AT2 và 3 tương ứng với 2-3 lần. Sự phá hủy của chén nấu chảy kim loại cũng
có cùng nguyên nhân tương tự như ñối với trường hợp cordierite. Phá hủy có
thể do nguyên nhân từ sự hình thành ứng suất phát sinh do dao ñộng siêu cao
tần vượt quá giới hạn tới hạn bền mỏi. Sự phá hủy này xuất hiện ở trạng thái
rắn, không tồn tại dấu vết pha lỏng.
Mặc dù alutit có hệ số giãn nở nhiệt khá nhỏ, chỉ số bền cơ học tại nhiệt
ñộ thường cũng như nhiệt ñộ cao rất tốt, tuy nhiên hệ vật liệu này cũng không
hoàn ñáp ứng ñầy ñủ yêu cầu của vật liệu bền sốc nhiệt sử dụng cho lò nung
cao tần. Ở ñây ñộ chịu lửa cao, cường ñộ cơ học tốt với hệ số giãn nở nhiệt
nhỏ không hoàn toàn là vấn ñề thiết yếu quyết ñịnh ñến ñộ chịu bền sốc nhiệt.
ðặc trưng của lò nung siêu cao tần sử dụng bức xạ dao ñộng cưỡng bức tần
số cao ñể nấu chảy hợp kim. Do ñó, sự phá hủy vật liệu gốm bền sốc nhiệt
hoàn toàn do nguyên nhân ứng suất tới hạn vượt ngưỡng bền mỏi của vật
liệu.
Nhóm thực hiện ñề tài quyết ñịnh tiếp tục thử nghiệm ñối với hệ vật liệu
bền nhiệt trên cơ sở thành phần chính là thủy tinh thạch anh, hệ vật liệu bền
nhiệt theo cơ chế biến dạng dẻo tại nhiệt ñộ làm việc với ñộ nhớt pha lỏng rất
lớn.
Ngoài thủy tinh thạch anh thường ñược sử dụng như một trong những
thành phần chính của vật liệu gốm chịu lửa bền nhiệt, hệ vật liệu zirconia ổn
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Sản phẩm gốm bền sốc nhiệt sử dụng cho lò nung siêu cao tần là vật
liệu gốm kỹ thuật cao. Khác với các vật liệu bền sốc nhiệt theo dạng bức xạ,
truyền dẫn nhiệt thông thường, nó phải làm việc trong môi trường lò siêu cao
tần nhiệt ñộ cao làm việc trong môi trường sốc nhiệt rất cao từ 400 0C lên
1200 0C trong vong 10 giây. Nên vật liệu gốm kỹ thuật sử dụng cho lò cao
tần yêu cầu chất lượng và ñộ bền ñặc biệt.
Việc lựa chọn hệ vật liệu phụ thuộc vào từng mục ñích cụ thể và nhiệt
ñộ làm việc của lò. ðối với lò cao tần nấu chảy hợp kim mầu, ở khoảng nhiệt
ñộ 1250 0C hệ vật liệu thường sử dụng trên nền hệ gốc chứa mullite
cordierite, corund, quartz, spodumene, aluminum titanate hay zirconia ổn
ñịnh. Ở những ứng dụng tại dải nhiệt ñộ cao hơn, thông thường các hệ vật
liệu như silicon carbide, nitride reinforced ñược sử dụng làm hệ vật liệu gốc.
Do ñặc tính siêu bền cơ nhiệt của hệ vật liệu này, việc nghiên cứu lý
thuyết hiện vẫn còn ñang rất nhiều tranh cãi. Về mặt công nghệ, việc triển
khai sản xuất với số lượng lớn ñòi hỏi quy mô và trình ñộ phát triển công
nghệ cao. Tại một số trung tâm công nghệ vật liệu Việt nam, hiện cũng có
một số ñề tài nghiên cứu mang tính học thuật và công nghệ nghiên cứu về
mảng ñề tài này. Tuy nhiên, kết quả chỉ dừng lại ở dạng vật liệu mà chưa có
nhiều ứng dụng vào các sản phẩm và ñiều kiện làm việc cụ thể. Hiện nay, sản
phẩm và các chi tiết sử dụng vật liệu dạng này vẫn phải nhập ngoại với chi
phí giá thành rất cao và không chủ ñộng về thời gian.
Việc tập trung nghiên cứu hệ vật liệu bền sốc nhiệt hiện nay không chỉ là vấn
ñề mang tính học thuật và công nghệ mới hiện ñang ñươc thế giới ñặc biệt
quan tâm mà còn góp phần xây dựng công nghệ sản xuất với trình ñộ cao,
ñáp ứng nhu cầu sử dụng các chi tiết sản phẩm gốm kỹ thuật chất lượng cao
của các cơ sở sản xuất trong nước.
Nắm bắt nhu cầu cấp thiết từ thực tế sản xuất sản phẩm hợp kim chế tác
kim loại quý chế tác ñồ trang sức bằng vàng bạc và các kim loại màu khác,
sản xuất chi tiết và sản phẩm răng giả trong y học từ hợp kim ñặc biệt bằng
công nghệ nung siêu cao tần, nhóm thực hiện ñề tài ñã khảo sát nhu cầu hiện
nay của các nhà sản xuất trong nước về việc sản xuất nhằm thay thế một
phần, tiến tới thay thế hoàn toàn sản phẩm chén nung gốm siêu bền sốc nhiệt
hiện ñang ñược sử dụng.
Công nghệ nấu chảy hợp kim sử dụng lò nung siêu cao tần thực tế ñã
chứng minh hiệu quả rất to lớn về năng suất, chất lượng sản phẩm. Tuy nhiên
chén nung sử dụng trong quá trình nấu chảy hợp kim lại ñòi hỏi một hệ vật
liệu với các chỉ số cơ lý ñặc biệt cao. Thời gian nấu chảy kim loại thực tế chỉ
diễn ra trong vài phút, thêm vào ñó, hệ hợp kim nóng chảy nhiệt ñộ cao còn
có ñặc tính ăn mòn và thẩm thấu rất mạnh. Trong ñiều kiện làm việc khắc
nghiệt ñó, hệ vật liệu lựa chọn chế tạo chén nung không chỉ ñòi hỏi ñặc tính
siêu bền sốc nhiệt, nó còn ñòi hỏi chỉ số bền cơ, bền hóa, chống ăn mòn và
thẩm thấu kim loại nóng chảy rất cao.
Viện Nghiên cứu sành sứ Thủy tinh Công nghiệp ñã ñăng ký với Bộ
Công Thương ñề tài: “ Nghiên cứu công nghệ sản xuất gốm bền cơ và sốc
nhiệt cho lò nung siêu cao tần nhiệt ñộ cao”
Hợp ñồng thực hiện ñề tài khoa học công nghệ số 64-08/RD/ Hð-KHKT
Ký giữa Bộ Công Thương và Viện Nghiên cứu Sành sứ Thủy tinh Công
nghiệp ngày 25 tháng 01 năm 2008.
Mục tiêu của ñề tài:
• Nghiên cứu, ñịnh hướng và lựa chọn hệ vật liệu gốm chịu lửa bền sốc
nhiệt sử dụng làm chén nung cho lò siêu cao tần và các ứng dụng sốc
nhiệt cao, làm việc trong môi trường kim loại nóng chảy ăn mòn và
thẩm thấu mạnh.
• Xây dựng quy trình công nghệ hoàn thiện sản xuất sản phẩm chén
nung bền sốc nhiệt, làm việc tại nhiệt ñộ cao.
• Sản xuất thử nghiệm 1000 chén nung, thử nghiệm tại thực tế sản xuất.
Nội dung nghiên cứu:
• Nghiên cứu sử dụng các nguồn nguyên liệu và phối trộn cho việc tổng
hợp vật liệu gốm bền sốc nhiệt.
• Xác ñịnh cấp phối tối ưu, ñánh giá khả năng bền nhiệt, và tăng cường
tuổi thọ vật liệu trong môi trường sốc nhiệt khắc nghiệt.
• Nghiên cứu công nghệ và quy trình sản xuất phù hợp với ñiều kiện
thực tế.
• ðánh giá các thông số và ñặc tính kỹ thuật của vật liệu.
• Tổ chức sản xuất thử nghiệm 1000 sản phẩm.
• Thử nghiệm thực tế sản xuất và so sánh với sản phẩm nhập ngoại.
PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Vật liệu gốm bền nhiệt có vai trò ñặc biệt quan trọng không dễ gì thay
thế và ñược ứng dụng rộng rãi trong mọi ngành công nghiệp nhiệt ñộ cao.
Việc nghiên cứu và ứng dụng ñã ñược tiến hành trong nhiều năm và thu ñược
những thành tựu to lớn. Tùy theo mục ñích và yêu cầu cụ thể, rất nhiều hệ vật
liệu gốm bền nhiệt ñã ñược tập trung nghiên cứu phát triển cả trong nước và
trên thế giới.
Về mặt lý thuyết, hệ vật liệu bền nhiệt ñược tổng hợp dựa trên cơ sở
thành phần chính của pha gốm có hệ số dãn nở nhiệt rất thấp, cấu trúc tinh
thế ổn ñịnh và xếp chặt. Quá trình chuyển pha thù hình và biến ñổi thể tích
nếu có xảy ra khi dao ñộng nhiệt ñộ không tạo nên ứng suất phá hủy sự ổn
ñịnh của toàn hệ thống. Một khía cạnh khác cũng ñược tập trung nghiên cứu
chuyên sâu, ñó là hàm lượng và ñộ nhớt pha lỏng trong cấu trúc vật liệu bền
sốc nhiệt khi làm việc tại nhiệt ñộ cao cũng ảnh hưởng rất lớn ñến khả năng
chống lại sự phá hủy do sốc nhiệt. Cấu trúc và liên kết biên tinh thế của vật
liệu cũng là yếu tố có ảnh hưởng ñáng kể ñến tính bền nhiệt của vật liệu.
1. ðặc ñiểm của một số hệ vật liệu gốm bền sốc nhiệt:
1.1. Hệ vật liệu bền nhiệt cordierite Mg2Al4Si5O18: [1], [2]
Cordierite là một hệ vật liệu bền nhiệt truyền thống ñiển hình và ñược
ứng dụng rộng rãi hiện nay trong công nghiệp sản xuất gốm sứ và các ứng
dụng nhiệt ñộ cao. Thành phần pha chủ yếu của hệ vật liệu này là cordierite
có hệ số giãn nở nhiệt rất thấp, nằm trong khoảng 3.10-6 0K-1. Do hệ số dãn
nở nhiệt thấp, cường ñộ kháng nén tương ñối cao, mức ñộ ổn ñịnh và an toàn
trong dải nhiệt ñộ làm việc dưới 13600C khá tốt nên hệ vật liệu này ñược ứng
dụng rất rộng rãi trong công nghiệp nhiệt, ñặc biệt công nghiệp sản xuất vật
liệu gốm sứ làm tấm kê, trụ ñỡ, bao nung sản phẩm... Nhược ñiểm lớn nhất
hạn chế khả năng tổng hợp và ứng dụng hệ vật liệu này là ñộ chịu lửa không
Hệ số dãn nở nhiệt của hệ vật liệu alutit ảnh hưởng khá rõ nét và phụ
thuộc nhiệt ñộ nung. ðiều này hoàn toàn dễ lý giải do ảnh hưởng của tỷ lệ
thành phần pha tinh thể kết tinh aluminum titanate trong vật liệu. Ở nhiệt ñộ
kết khối, alutit nhận ñược giá trị hệ số giãn nở nhiệt thấp nhất, nằm trong
khoảng 6,8.10-6.0K-1 với C-AT1 kết khối tại 14300C. Phối liệu còn lại C-AT2
và 3 ñều có giá trị hệ số giãn nở nhiệt khá cao do chưa ñạt ñược ñộ kết khối
cần thiết.
Việc thử nghiệm thực tế ñộ bền chịu sốc nhiệt ñối với chén nung trong
lò nấu chảy siêu cao tần cho kết quả tương ñối khả quan. Chu kỳ nâng hạ
nhiệt ổn ñịnh ñạt 3-4 lần ñối với mẫu kết khối C-AT1 và giảm dần ñối với C
AT2 và 3 tương ứng với 2-3 lần. Sự phá hủy của chén nấu chảy kim loại cũng
có cùng nguyên nhân tương tự như ñối với trường hợp cordierite. Phá hủy có
thể do nguyên nhân từ sự hình thành ứng suất phát sinh do dao ñộng siêu cao
tần vượt quá giới hạn tới hạn bền mỏi. Sự phá hủy này xuất hiện ở trạng thái
rắn, không tồn tại dấu vết pha lỏng.
Mặc dù alutit có hệ số giãn nở nhiệt khá nhỏ, chỉ số bền cơ học tại nhiệt
ñộ thường cũng như nhiệt ñộ cao rất tốt, tuy nhiên hệ vật liệu này cũng không
hoàn ñáp ứng ñầy ñủ yêu cầu của vật liệu bền sốc nhiệt sử dụng cho lò nung
cao tần. Ở ñây ñộ chịu lửa cao, cường ñộ cơ học tốt với hệ số giãn nở nhiệt
nhỏ không hoàn toàn là vấn ñề thiết yếu quyết ñịnh ñến ñộ chịu bền sốc nhiệt.
ðặc trưng của lò nung siêu cao tần sử dụng bức xạ dao ñộng cưỡng bức tần
số cao ñể nấu chảy hợp kim. Do ñó, sự phá hủy vật liệu gốm bền sốc nhiệt
hoàn toàn do nguyên nhân ứng suất tới hạn vượt ngưỡng bền mỏi của vật
liệu.
Nhóm thực hiện ñề tài quyết ñịnh tiếp tục thử nghiệm ñối với hệ vật liệu
bền nhiệt trên cơ sở thành phần chính là thủy tinh thạch anh, hệ vật liệu bền
nhiệt theo cơ chế biến dạng dẻo tại nhiệt ñộ làm việc với ñộ nhớt pha lỏng rất
lớn.
Ngoài thủy tinh thạch anh thường ñược sử dụng như một trong những
thành phần chính của vật liệu gốm chịu lửa bền nhiệt, hệ vật liệu zirconia ổn
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links