基于有限元的热力耦合场匣钵运动分析与优化

为解决装有锂离子电池正极材料的匣钵在辊道窑烧结过程中易出现异常横向运动使匣钵破损的问题,本研究通过分析匣钵异常运动特性的影响因素对其进行优化。首先,利用Solidworks软件建立辊道-匣钵传动系统简化模型,对匣钵进行受力分析,推导出匣钵发生异常横向运动的原因是辊棒的弹性变形;其次,通过Abaqus软件进行有限元仿真,对比分析热力耦合场和重力场下匣钵的位移曲线以及辊棒的受力情况。结果表明,与重力场相比,热力耦合场的辊棒弹性变形量更大,且热力耦合场匣钵横向位移在0~1 s内相对重力场增大,而在1~5 s内相对重力场减小,说明在温度和重力共同作用下所引起的辊棒弹性变形是导致匣钵异常横向运动的主要原因。在此基础上,设计了一种匣钵传动机构,包括辊棒支撑机构、匣钵夹紧装置及匣钵挡齐装置,并通过对比生产验证了改进机构的可行性。本研究对在辊道窑烧结过程中匣钵异常横向运动的影响因素进行分析并提供了一种改进机构,有助于推进锂离子电池正极材料生产设备的发展。

耐火材料的抗碱侵蚀性研究进展

碱侵蚀是高炉、回转窑、匣钵等高温装置重要部位损毁的主要原因,不同于熔渣导致的溶解侵蚀和物理冲刷导致的蚀损,碱侵蚀有着其特殊的作用机制。本文首先介绍了碱的物理性质并计算了其与耐火氧化物反应的吉布斯自由能和体积效应,以此为出发点综述了碱对典型高温装置关键部位的侵蚀过程及机制,并概述了碱性耐火材料、铝硅系耐火材料、非氧化物耐火材料、新型合成材料抗碱侵蚀的研究与应用新进展,同时对比了几种国内外抗碱侵蚀标准或方法,最后对耐火材料抗碱侵蚀性研究提出了几点建议。

SiO_(2)微粉加入量对β-SiAlON-SiC材料性能的影响

在保证承烧锂电池三元正极材料匣钵用β-SiAlON-SiC材料抗碱性的前提下,以SiC颗粒和细粉、Si粉、Al粉、α-Al_(2)O_(3)微粉等为原料,采用高温氮化法制备β-SiAlON-SiC材料,研究了SiO_(2)微粉加入量(外加质量分数分别为0、1%、2%、3%)对β-SiAlON-SiC材料的显气孔率、体积密度、常温抗折强度、高温抗折强度、物相组成、抗碱性的影响。结果表明:1)在β-SiAlON-SiC材料中添加SiO_(2)微粉可以降低其显气孔率,显著提高其常温抗折强度和高温抗折强度;2)添加SiO_(2)微粉不会影响Si粉和Al粉的氮化效果,但会影响Al_(2)O_(3)在Si_(3)N_(4)中的固溶度和β-SiAlON的生成量;3)SiO_(2)微粉的最优添加量为1%(w),所得试样的抗碱性明显优于未添加SiO_(2)微粉试样的。

ZnO压敏陶瓷烧结用匣钵侵蚀机理研究

为提升刚玉-莫来石匣钵在ZnO压敏陶瓷烧成中的使用性能,采用SEM、EDS等手段对用后的刚玉-莫来石匣钵的显微结构和微区成分进行表征来探究侵蚀机理。结果表明:刚玉-莫来石匣钵的侵蚀损毁主要是压敏陶瓷中的添加剂Bi2O3在烧结温度下沿气孔扩散至材料内部,与莫来石结合相和莫来石颗粒反应生成低熔点相破坏材料内部结构造成的,在侵蚀过程中白刚玉的微观形貌基本不发生改变,具有较好的抗侵蚀性。

锂离子电池正极材料用莫来石溶胶结合匣钵材料的性能研究

为进一步提升锂离子电池正极材料用匣钵材料的性能,以莫来石(3~1、≤1 mm)、堇青石(≤1 mm)、镁铝尖晶石(≤0.088 mm)和刚玉(≤1 mm)等为主要原料,以莫来石溶胶为结合剂,在150 MPa的压力下压制成25 mm×25 mm×140 mm的试样,于110℃烘24 h,再经1400℃保温3 h,制备了锂离子电池正极材料用匣钵试样。研究莫来石溶胶加入量(加入质量分数分别为0、3%、4%、5%、6%)对其性能的影响。结果表明:1)经110℃干燥24 h后的莫来石溶胶呈网络状结构,经1000℃热处理后完全转化为莫来石相;2)当莫来石溶胶加入量为5%(w)时,试样具有较好的综合性能,其体积密度为2.83 g·cm^(-3),显气孔率为14.6%,常温抗折强度为8.4 MPa,水冷5次后的常温强度保持率为79.8%。

锂电池正极材料LiNi_(x)Co_(y)Mn_(z)O_(2)承烧用莫来石-堇青石质匣钵的研制

莫来石-堇青石质匣钵对于制备高性能锂电池正极材料尤为重要。本文采用莫来石(1.18~0.6 mm)和堇青石(2~1 mm)为骨料,莫来石(0.074 mm)、煅烧氧化铝(0.044 mm)、佛山黄泥(0.044 mm)和煤矸石(0.044 mm)为基质,在1380℃下保温3 h烧结制备锂电池正极材料LiNi_(x)Co_(y)Mn_(z)O_(2)(LNCM)承烧用莫来石-堇青石匣钵,并采用埋覆侵蚀法探究了正极材料在烧结过程中对匣钵的侵蚀行为。结果表明:在1380℃下保温3 h烧结制备的匣钵力学性能和抗热震性均较好,其室温抗折强度为10.02 MPa,经3次热震循环后残余强度保持率在51.52%~53.26%;适当增加粗颗粒(1.18~0.6 mm)莫来石的含量可有效提高莫来石-堇青石匣钵的抗侵蚀性,且经侵蚀25次后匣钵表面的最大反应层厚度为447μm,最小反应层厚度为211μm。

硅微粉结合SiC窑具氧化动力学

ＳｉＣ窑具是用以烧成陶瓷的特种窑具。它具有优良的高温性能，能烧成高质量的陶瓷制品。但是ＳｉＣ是共价键化合物，它很难被烧结。要作为耐火窑具使用，必须采用结合剂结合，其使用寿命与结合剂性能有关。本实验首次采用硅微粉作为结合剂，硅微粉是硅铁生产中冶炼电炉产...

梭式氮化窑用Si_3N_4-SiC匣钵砖用后分析

利用XRD、SEM和EDAX对在梭式氮化窑中使用1年后的反应烧结Si3N4-SiC匣钵砖内外侧进行了分析。结果表明:在匣钵外侧(氧化气氛),匣钵砖表面12 mm厚的区域呈完全氧化状态,主要氧化产物是SiO2;紧随其后的12～20 mm区域呈部分氧化状态,氧化产物主要为Si2N2O及少量SiO2;20 mm以后区域无明显氧化特征。在匣钵内侧(氮气气氛),匣钵砖表面出现了约0.2 mm厚的氧化层,主要氧化产物是SiO2,该SiO2可能是由气态SiO氧化形成的,而气态SiO主要来自SiC的氧化及氮化过程中形成的气态SiO;从显微结构可以看出,SiC颗粒表面氧化明显。

中温高性能莫来石质匣钵的研制

采用石英、铝矾土、福建黑土和苏州高岭土为原料,制备出适宜快速烧成的中温高性能莫来石质匣钵。探讨了原料配比、原料细度、颗粒级配等工艺参数对匣钵性能的影响,通过多种测试分析方法对匣钵性能进行了表征。结果表明:所得匣钵样品的主晶相是莫来石,另外还有堇青石、方石英及石英;具有热膨胀系数低、抗热震稳定性能好等优点。

莫来石──刚玉质匣钵研制

依据陶瓷工业烧成工艺要求，结合引进线进口匣钵特点，研制了耐火度＞１７００℃，抗折强度大于７．０ＭＰａ荷重软化点＞１５００℃，并在陶瓷烧成中能长寿命使用的匣钵。研究了莫来石结晶状态和显微结构对匣钵性能的影响。

河南省鲁山段店窑匣钵造型设计艺术研究

概括了段店窑的发展历史及现状。在区分段店窑匣钵造型特点的基础上,分析了段店窑匣钵造型设计的功用以及对该窑口装烧工艺的影响。文章采用实地考察、专家访谈、实验等方法对段店窑匣钵的年代、装烧工艺、造型等方面进行了分析,以求对河南省鲁山段店窑匣钵的造型设计艺术有一个全面的了解和整体认识。

“瓷缘”村落——洛阳甘泉古窑村营建特色探析

传统村落的形成和发展与社会、经济、风俗习惯等因素存在密切联系,有依山傍水自给自足的“桃花源”式村落,亦有建立在宗族制度下互帮互助的血缘村落,而洛阳甘泉村则是因瓷土而聚、瓷业而续的地域性特色村落。随着社会发展,古村中传统瓷业已成历史,但村落本身仍是宝贵的历史文化载体,值得研究探讨。通过实地测绘、村民访谈、文献研究等方式获取村落资料,并以此为支撑从村落与瓷业的关系着手,对村落基因、建筑特色、构造做法、旧材新用的营建智慧等进行剖析,挖掘并阐述村落的特色与价值,以期展现甘泉村可持续发展的营建思维,为其自然资源、社会价值及历史文化的保护提供参考。

使用过程中碳化硅匣钵显微结构的变化

利用扫描电子显微镜对某窑具厂制造的SiC质匣钵进行了显微结构分析 ,并通过与德国的SiC质匣钵比较 ,得出了匣钵开裂的原因是SiC颗粒被氧化变小 ,针状莫来石长大、粗化 ,玻璃相增多。由此提出了延缓开裂的办法。

锂电池正极材料合成用堇青石-莫来石质匣钵研究进展

介绍了锂离子电池正极材料合成用堇青石-莫来石匣钵的开发与应用现状,重点阐述了该材质匣钵面临的主要问题,总结分析了其损毁机制。认为含锂化合物与堇青石、莫来石反应形成的AlLiO 2和LiAlSiO 4导致较大的体积膨胀,因而在热应力及机械力的作用下出现剥落、脱皮导致损毁。同时总结了国内外关于堇青石-莫来石匣钵的改进技术途径,并指出了正极材料合成用匣钵的发展方向。

粉状材料烧结匣钵翻转机的设计

翻转机是粉状材料烧结匣钵自动化装卸料成套设备中的主要功能设备。以咸阳当地最新研制的翻转机为依据,从设备整体布局、部件结构设计、相关参数确定等方面,全面介绍了翻转机的设计思路,提出了翻转机使用中可能出现的问题。所设计的翻转机结构合理、布局紧凑、工作可靠、成本较低,能够完全满足匣钵自动化生产线工艺要求。

匣钵的准等静压成型

介绍了用准等静压法生产匣钵,其制品的体积密度均匀一致,模具磨损小,成型压力低,压模效率高等优越性,分析了影响匣钵性能的一些因素如坯料的均质性、烧成温度等。

锂电池正极材料烧成用匣钵材料性能的研究

以莫来石(3~1、≤1 mm)、堇青石(3~1、≤1 mm)、镁铝尖晶石(3~1、≤1 mm)、高岭土(≤0.088 mm)、广西白泥(≤0.088 mm)、滑石(≤0.088 mm)和α-Al 2O3(≤0.088 mm)为主要原料,糊精为结合剂,在实验室制备了用于锂电池正极材料烧成用的匣钵材料。采用相关国家标准及SEM对试样进行性能检测和结构表征。结果表明:匣钵材料的损毁主要为熔渣的溶蚀和渗透损毁,锂电池正极材料与匣钵材料中的莫来石和堇青石组分发生反应生成低熔点的LiAlO2相,同时渗透到试样组织结构中的Li 2O和CoO反应生成LiCoO2,产生体积膨胀导致损毁;以堇青石(3~1 mm)和莫来石(≤1 mm)为骨料的试样具有最佳的物理性能和较优的抗锂电池正极材料侵蚀的性能。

镁铝尖晶石对煅烧LiNi_(x)Co_(y)Mn_(z)O_(2)正极材料用匣钵材料性能的影响

匣钵在煅烧制备三元正极材料LiNi x Co y Mn z O 2(LNCM)过程中易遭受电池正极材料中Li 2O等的渗透侵蚀,而镁铝尖晶石具有良好的高温性能和抗碱侵蚀性能。通过实验室混合反应法研究了镁铝尖晶石与LNCM正极材料前驱体混合试样在800~1100℃的反应,对不同温度煅烧后混合试样的物相组成和微观结构进行了分析。探究了镁铝尖晶石作为匣钵基质的可能性。研究了加入不同质量分数(3%、6%和9%)镁铝尖晶石细粉对匣钵材料强度及抗热震性能的影响。结果表明:含镁铝尖晶石细粉的匣钵适用煅烧温度低于1000℃的LNCM正极材料的制备,加入量为6%(w)时,能够提高莫来石质匣钵材料的抗热震性能。

废匣钵粉加入量对堇青石-莫来石质耐火材料性能的影响

为研究废旧匣钵在锂电池正极材料用堇青石-莫来石质匣钵中回收利用的可能性,以粒度为≤0.044 mm的废匣钵粉,1.25~0.5 mm的堇青石颗粒,2~1、≤1 mm的M70莫来石颗粒,≤0.5、≤0.045 mm的电熔镁铝尖晶石,以及氧化铝微粉、广西白泥为主要原料,用质量分数为0、4%、8%、12%的废匣钵细粉替代部分氧化铝微粉和尖晶石细粉制备堇青石-莫来石质试样,并经1320、1350和1380℃保温3 h烧后测试其体积密度、显气孔率和常温强度等物理性能,通过SEM对烧后试样的显微结构进行分析。结果表明:随着废匣钵粉添加量的增加,试样的体积密度和显气孔率变化较小,强度略有下降。综合来看,废匣钵粉添加量(w)为4%、8%时对堇青石-莫来石质匣钵试样性能的影响较小。

振动注浆法研制刚玉──莫来石匣钵

本文对振动注浆法生产工艺条件进行了初步探讨，摸索到了适用于此生产工艺的刚玉—莫来石匣钵配方，从而研制出高温性能优良的刚玉—莫来石匣钵。