材料科学基础实验——相图配料

材料科学基础实验根据三元K2OAl2O3SiO2相图寻找烧结温度在120050的烧结试样姓 名： 学 号：班 级： 指导老师： 完成时间： 根据三元K2OAl2O3SiO2相图寻找烧结温度在120050的烧结试样摘要：介绍了根据K2OAl2O3SiO2相图进行配料的方法；阐述了如何测定试样的吸水率、显气孔率、体积密度关键字：K2OAl2O3SiO2相图，配料，烧结，性质鉴定1 引言随着陶瓷行业的技术在逐步的发展，运用相分析和解决陶瓷行业当中遇到的问题：如烧结温度点的确定；如何配出满足工业要求的性能砖；以及在能源节省方面；在这些方面东有重大的参考意义。2 实验2.1 实验仪器直尺、笔、电子天平、废报纸、过滤筛、烧杯、粉末压片机、钉子、箱式电阻炉、水壶、小盆、湿抹布、天平（能够称量试样在水中质量）2.2 实验试样石英、钾长石、烧高岭、清水2.3 实验步骤2.3.1 配料（1） 根据K2OAl2O3SiO2相图，找出钾长石-石英-烧高岭相图三角形，在1200-1250范围内确定一配料点；（2） 根据双线法，过配料点做三角形两边边的平行线，用直尺量取其中一边上的3条线段的长度L1、L2、L3；（3） 根据（2）中计算得出的结果，用天平称取钾长石、石英、烧高岭的质量M1、M2、M3；（4） 用废报纸将（3）中称取的钾长石、石英、烧高岭混合均匀；（5） 用过滤筛对试样进行多次过滤。2.3.2 制片（1） 用天平称取12份1214g的试样于烧杯中；（2） 用压片机对12分试样进行压片成型，并且用钉子在圆形片表面分别进行编号1-1-1、1-1-2、1-1-3、1-2-1、1-2-2、1-2-3、1-3-1、1-3-2、1-3-3、1-4-1、1-4-2、1-4-3。2.3.3 烧结用炉子2中已编号的圆形片分别进行如下烧结操作：（1）1-1-1、1-1-2、1-1-3：160分钟内从30升温到1100，并且在1100下保温10分钟；（2）1-2-1、1-2-2、1-2-3：160分钟内从30升温到1150，并且在1150下保温10分钟；（3）1-3-1、1-3-2、1-3-3：160分钟内从30升温到1200，并且在1200下保温10分钟；（4）1-4-1、1-4-2、1-4-3：160分钟内从30升温到1250，并且在1250下保温10分钟。2.3.4 性质测定（1） 对3中已烧结的试样片取出后用天平分别进行称重，质量为m1;（2） 将已称重的试样片放入水壶内煮沸1小时，1小时候，取出试样片于有清水的小脸盆，用湿抹布取出后放入天平内分别进行称重，质量为m2；（3） 将2中的试样片用湿重天平分别对试样片在水中进行称重，质量为m3。2.4 实验结果2.4.1 配料三角形试样长度L/cm质量M/g烧高岭0.530.20石英1.367.54钾长石2.05106.482.4.2 性质测定编号烧结后干重m1/g煮沸后湿重m2/g在水中的质量m3/g1-1-112.699014.86047.5291-1-212.660114.93947.6521-1-312.266313.69417.9331-2-113.450315.66987.9841-2-212.58614.82107.5511-2-312.580214.75877.4931-3-112.534514.59277.6441-3-212.655014.85897.7331-3-312.636414.84597.7231-4-112.361113.85287.4661-4-212.526614.02167.5751-4-312.225013.62467.3753 实验结果分析3.1 配料三角形中烧高岭的质量已控制在12-13g之间，并且温度已控制在1200-1250之间，实验试样配料较理想。3.2 性质测定根据相关公式计算试样的相关性质，吸水率=(m2-m1)/m1，显气孔率=(m2-m1)/(m2-m3)，体积密度=m1r水/(m2-m3),其中r水=编号吸水率显气孔率体积密度1-1-117.0229.481.724661-1-218.0031.281.729751-1-311.6421.121.806411-2-116.5028.881.742461-2-217.7529.981.710181-2-315.9929.981.723971-3-116.4228.881.80361-3-217.4130.931.768241-3-317.4831.021.766391-4-112.0723.361.927051-4-211.9323.191.934741-4-311.4422.391.94767把四组温度点的吸水率、显气孔率、体积密度作平均值的以下数据：因第一组的第三点位无效数据故舍弃。（1） 温度和吸水率温度1100115012001250吸水率17.5116.7517.111.81（2） 温度和显气孔率温度1100115012001250显气孔率30.3829.6130.2722.96（3） 温度和体积密度温度1100115012001250体积密度1.72711.72551.77941.93613.3 实验误差分析：（1）实验过程中的各种存在的不完善操作，如作三角形时的误差、称重过程的误差以及系统误差等等；（2）划线时力度不够，导致煮沸后拿错，这是本实验误差的最大来源，如我们第一组的3号可能不是我们的配方，这样导致试样数据产生较大误差。这样第一组的第三个数据看做无效数据。在画图中没有参与考虑；（3）分组时，不能够分布均等，有些坯体配方料多，有些少，导致实验产生误差。4 小结（1）通过实验了解了通过K-AL-Si相图进行配料的方法；（2）通过实验理解了如何测定试样的吸水率、显气孔率、体积密度等性质；（3）对日后生产、工作中可能接触到的K-AL-Si矿物的有了新的理解以及处理办法。5 参考文献01 夏华. K2OAl2O3SiO2矿物的制备、性能及应用研究.武汉：中国地质大学.2005.03；02 程群. K2OAl2O3SiO2的应用分析.北京：北京普析通用仪器有限责任公司.2003.02；03 朱粉利,周汉文.高岭土在材料学方面的应用.武汉：中国地质大学地球科学学院.2004.02；04 陈开惠.高岭土矿结晶构造特征和研究方法.武汉：中国科学院地质研究所.1982；附件：思考题1. 确定烧结试样配料的组成依据？答：根据相图中的等温线，在等温线范围内寻找一点，根据相图的定比规则和平行线规则确定试样配料。2. 由吸水率、气孔率、体积密度及强度测试数据来确定烧结温度范围理论依据？答：由烧结的定义：粉体原料经过成型、加热到低于熔点的温度，发生固结、气孔率下降、收缩加大、致密度提高、晶粒增大，变成坚硬的烧结体。从而可以从吸水率、气孔率、体积密度的变化趋势来确定烧结温度，当其三者都变化范围趋近于一个常数时可以断定烧结温度。3. 在上述实验中出项的问题和困难有哪些？如何解决？答：