铁氧体基红外辐射陶瓷与节能涂层的制备及性能优化
红外辐射材料可通过热辐射形式强化传热，改善温度分布，减少热损失，因其良好的节能效果，已在工业炉节能、红外加热、航天器热控制等方面得到广泛应用。 近几年，红外辐射材料的研究得到十足的发展，8~20μm波段的发射率已超过0.9，但高温下1~8μm波段的辐射性能仍较差，只有0.5左右，这无疑限制了红外辐射材料的高温节能效果与应用范围。针对这一问题，本文进行了理论分析，从材料结构控制与设计的角度出发，以 Fe2O3、MnO2、Co2O3、CuO、NiO、SiC和堇青石为原料，采用微波加热制备细晶红外辐射材料，研究了加热工艺和化学组分对红外辐射性能的影响，同时采用等离子喷涂工艺和超音速火焰喷涂技术制备非晶态和结晶态红外辐射涂层，研究非晶态和结晶态结构对发射率的影响，并对红外辐射涂层在高温炉窑和民用领域的推广进行了探索研究。 研究结果表明，微波加热能够实现红外辐射材料的低温快速合成（900℃保温1 h或1200℃保温10 min即可），制备的陶瓷材料晶粒尺寸较小。适当提高反应温度的同时缩短保温时间有利于小晶粒的产生。随着保温时间的延长，发射率逐渐提高，当1200℃保温1 h时，800℃下6~8μm波段的发射率达到0.9，比常规加热1200℃保温2 h合成的要高。Fe2O3和MnO2的配比变化对发射率影响较小，而随着具有尖晶石结构的铁氧体材料含量增加，发射率逐渐提高，但短波段的发射率提高幅度有限。等离子喷涂工艺制备的非晶态红外辐射涂层具有较高的结合强度和优异的抗热震性能，重要的是其高温短波段发射率明显提高，800℃下3~6μm波段测得的发射率在0.8以上，8~14μm波段发射率最高达到0.94。采用超音速火焰喷涂制备的铁氧体基红外辐射涂层与基体的结合强度为30.7 MPa，远高于刷涂工艺的5.9 MPa，涂层呈层状堆积结构，内部结构致密，表面有500 nm~1μm的半熔融小颗粒，全波段发射率值为0.75~0.83，其在家用燃气水壶上的应用具有较高的节能效果，节能效率高达30.5％，有着诱人的应用前景。
铁氧体基红外辐射陶瓷;节能涂层;制备工艺;化学组分;离子喷涂;超音速火焰喷涂
武汉科技大学
硕士
冶金工程
樊希安
2015
中文
TG174.453
73
2015-09-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）