《某电瓷厂实验室建设综述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《某电瓷厂实验室建设综述（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电瓷厂实验室建设方案策划人：杨娜学号：S11131001 单位：材料科学与工程学院目录第1章 基本概述11.1 xx电瓷厂简介11.2 电瓷材料的组成11.2.1普通电瓷材料11.2.2高强电瓷材料21.3电瓷生产的工艺流程31.4电瓷性能测试与表征31.4.1电瓷的力学性能.31.4.2电瓷的介电性能及其绝缘基础.51.4.3电瓷的热学性能.61.4.4电瓷的显微性能.81.5 xx电瓷厂关于电瓷性能的研究工作8第2章 实验室的建设方案.102.1 建实验室的目的及意义102.2 各工艺过程需采购的仪器及设备.102.2.1 原料处理.102.2.1.1矿物原料粉碎与预处理.102.2.1.
2、2原料评价及检测.122.2.1.3 坯料配方设计.132.2.2 坯料制备与质量控制.132.2.2.1 球磨.132.2.2.2 过筛和除铁.132.2.2.3 泥浆脱水142.2.2.4 练泥142.2.3 成形.152.2.3.1 可塑成形.152.2.3.2 干压成形-等静压成形.152.2.4 施釉.162.2.5 烧成.162.3 产品检测及设备.162.3.1 成品缺陷分析.162.3.2 产品的烧成性能.172.3.3 超声波探伤和例行机械试验182.3.4 声发射技术.182.3.5 显微结构分析.192.4实验室基本设备.202.5实验室设计要求与布局.212.6 附属场
3、所设计.222.4.1 办公室.222.4.2 咖啡厅.222.7 实验室总面积及经费预算.2324第1章 基本概述1.1 xx电瓷厂简介xx电瓷厂主要经营电瓷产品,生产工艺先进，检测设备齐全。有悬式、针式、棒式、套管几大生产流水线。主要产品有500KV以下的各种电器瓷套、绝缘子、避雷器、熔断器、隔离开关和穿墙套管等。年产电瓷量近万吨，为国家各项重点电力、交通 (电气化铁路)、石油、化工、通讯、环保等行业提供了大量的优质产品。我厂是生产电力电容器瓷套的规模较大厂家，所生产的500KV以下电力电容器瓷套随各电容器厂配套广泛使用在全国的各个变电站，为各个电力电容器厂提供良好的质量保证。 xx电瓷厂
4、欢迎国内外朋友使用PC牌电瓷产品，真诚欢迎各新老客户来厂订货和指导工作。图1-1 部分产品展示1.2 电瓷材料的组成1.2.1普通电瓷材料 早期的电瓷以长石质瓷为主，它以石英、长石、粘土为原料，瓷成分为1020石英、1020莫来石、6080的气孔和玻璃相。长石质普通瓷的颗粒粗，成型性能良好，但机械强度低，抗折强度仅为30MPa50MPa，因价格便宜，工艺简单而广泛地使用于不需要高强度的绝缘子、瓷套中。1.2.2 高强电瓷材料 高硅质电瓷材料 高强度电瓷产品的发展是以石英应力理论为基础的高石英瓷，它是在普通瓷的基础上，调整粘土、长石、石英的比例而得到的较高强度瓷。 二十世纪六十年代初，日本人发明
5、的方石英质电瓷材料在电瓷的发展史上可谓辉煌的一页，这种瓷属于“石英长石粘土”系统，它是利用日本特有的陶石原料中所含的微细石英在烧成过程中变化而制成的，其特点是瓷质中的结晶相除含有莫来石与石英之外，还有大量的方石英(1540)，它具有很微细而均匀的显微结构，瓷体的机械强度比普通瓷提高了1.5倍左右，六十年代末我国已生产出高硅质瓷悬式产品，但普遍存在早期严重劣化现象。主要原因是由于工艺和配方不相适应，石英/方石英颗粒引发的微裂纹使承受负荷的绝缘子因裂纹增大而丧失强度，石英的方石英化并未形成所希望的压应力，而是存在有害应力和过大的膨胀系数。 铝质电瓷材料 为了满足更高电压等级对瓷强度的要求，人们希望
6、能找到一种具有更高强度的电瓷材料来替代现有的电瓷产品。1931年，西门子公司将烧结氧化铝陶瓷用于制造火花塞绝缘子，引发了对高铝陶瓷所用原料、配方、添加剂的选择、制造工艺、烧结理论及显微结构等的研究。在这方面，日本、德国、美国、瑞典及前苏联等国都有报导。我国在五十年代末开始试制铝质瓷，八十年代末国内已能小批量生产超高压电瓷材料。九十年代，我国已规模生产超高压电瓷产品，但材料的综合性能一直偏低，生产成本偏高，其根本原因在于工艺水平落后。在铝质瓷中，刚玉取代石英构成了具有高弹性模量的结构组分，瓷质的热膨胀系数和内在应变小，耐电弧性能提高，裂纹的发展速度降低。用铝质瓷取代硅质瓷，不仅使产品的可靠性有了
7、极大的提高，而且使瓷绝缘子长期存在的质量问题大为减少，从普通瓷到高硅质瓷，进而发展到铝质瓷是电瓷工业发展史上极为重要的一步。1.3 电瓷生产的工艺流程xx电瓷厂电瓷生产的工艺流程如图1-2所示： 干 燥坯体施釉烧 成瓷件切割研磨坯配料 球 磨过筛与除铁泥 浆喷雾干燥造粒等静压成形毛坯榨 泥练泥、真空挤制可塑法成形化工原料或颜料釉配料球 磨过 筛釉 浆矿物原料粉碎与预处理 干 燥坯体施釉烧 成瓷件切割研磨坯配料 球 磨过筛与除铁泥 浆喷雾干燥造粒等静压成形毛坯榨 泥练泥、真空挤制可塑法成形化工原料或颜料釉配料球 磨过 筛釉 浆矿物原料粉碎与预处理 干 燥坯体施釉烧 成瓷件切割研磨坯配料 球 磨过
8、筛与除铁泥 浆喷雾干燥造粒等静压成形毛坯榨 泥练泥、真空挤制可塑法成形化工原料或颜料釉配料球 磨过 筛釉 浆矿物原料粉碎与预处理矿物原料粉碎与预处理附件修 坯 装 配绝缘子成品粘接图1-2 电瓷生产工艺过程简图1.4电瓷性能测试与表征1.4.1电瓷的力学性能电瓷的力学性能包括硬度、弹性、强度、气孔率、体积密度、断裂韧性等。硬度陶瓷材料是一种硬度较高的坚硬材料，一般采用莫氏硬度和显微硬度（又称为维氏硬度）来表示。电瓷材料的莫氏硬度在68之间，纯共价键晶体金刚石的硬度最高，刚玉、石英属极性共价键晶体，硬度也很高，电瓷材料中有大量的莫来石（莫氏硬度在刚玉和石英之间）、石英或刚玉硬度也较高，硅质瓷的十
9、级莫氏硬度在7左右，高硅质瓷约为77.5，铝质瓷和高强度铝质瓷则由于有一定量刚玉相，硬度达到7.58。弹性 陶瓷材料的弹性模量与构成陶瓷的相的种类与比例、晶粒的大小与分布等显微结构参数相关，陶瓷是结构极为复杂的多晶多相材料，很难对弹性模量进行理论计算，只能通过实验测得，经过大量的实验得知陶瓷材料的弹性模量随材料气孔率P的增多而下降，其经验公式为E=E0（1-1.9P + 0.9P2）式中，E0为气孔；P为零时弹性模量。 电瓷材料的弹性模量一般在（0.61.2）x 105MPa的范围，其值除了随气孔率的增加而下降外，还与材料中晶体相有关，弹性模量较高的刚玉相晶体的数量增加时，电瓷材料的弹性模量有
10、所提高。强度xx电瓷厂采用三点弯曲法测试各种电瓷样品的弯曲强度，所使用的仪器为WDW-200型电子万能材料试样机。图1-3为三点抗弯法测定抗弯强度示意图。bFbhFLhL图1-3 三点抗弯法测定抗弯强度示意图每组样品测试五次，取平均值。弯曲强度计算公式： 式中sf为弯曲强度，单位MPa，F为样品断裂时最大载荷值(N)，L为支撑刀口间距(mm)，b为样品断口处截面宽度(mm)，h为样品断口截面处的高(mm)。气孔率及体积密度测试采用阿基米德排水法测量各种坯体经烧结后所形成的陶瓷材料的体积密度和开口气孔率。计算公式如下：式中m0为试样完全干燥后的质量，m2为样品在完全吸收饱和后在空气中的质量，m1
11、为试样吸水饱和后在水中悬挂的质量，质量的的单位为g，P为试样的开口气孔率，为试样的体积密度，0为室温下水的密度，密度的单位为g/cm3。1.4.2电瓷的介电性能及其绝缘基础 相对介电常数及电介质损耗目前电瓷行业对电瓷材料的两项主要电气性能一相对介电常数和介质损耗角正切值tan 6 的测定, 一般都是按GB1409 一78固体电工绝缘材料在工频、音频、高频下介电系数和介质损耗角正切试验方法, 采用高压电桥进行。测量系统的电气原理如图l所示。测量方法是采用三电极( 高压电极,侧量电极, 保护电极) 系统。三电极中, 测量电极和保护电极之间距一一保护间隙宽度租测量时对试品施加的电压大小, 对测量结果
12、有一定的影响。电瓷材料测定时, 一般试品厚度为2 3 mm , 保护间隙宽度2mm ;侧量电压500 2000V 。图1-4 测量电气系统原理图电介质的电导自然界不存在绝对不导电的物质，绝缘程度高的电介质在电场作用下也会出现漏导。电瓷材料在电场作用下同样也会发生漏导。因为电导率与电阻率互为倒数，故电阻率既可表示电介质的绝缘性，也可表示电介质的电导性。表1-1列出几种陶瓷材料在温度20时的体积电阻率v 表1-1 陶瓷材料体积电阻率v 单位：m刚玉瓷刚玉-莫来石瓷铝质电瓷硅质电瓷滑石瓷钡长石瓷101210131012101110101011101110101011电气强度电气强度的含义就是电介质能
13、够承受的最大电场强度，在数值上与击穿场强相等。电介质的击穿电压不仅反映了电介质材料本身的性质，而且与样品形状和电场分布、温度、压力等诸多的外界因素有关，所以材料的电气强度和击穿电压的测定结果必须依照击穿试验的条件加以修正。1.4.3电瓷的热学性能电瓷的热学性能对电瓷的强度和绝缘能力有着不容忽视的影响，电瓷本身的耐温度急剧变化的能力在某些场合下是绝缘子的主要性能。而耐冷热急变性是材料热学性能与机械性能共同确定的综合性能。热容热容的定义物体在湿度升高1K时所吸收的热量称为该物体的热容。 陶瓷的热容是非结构敏感的，即显微结构对热容的影响不大，但多孔陶瓷材料的热容与气孔率有关，此时多孔材料质量较轻，故热容也低。电瓷材料的热容也与结构关系不大，硅质瓷和铝质瓷的热容差别也不十分明显。电瓷工业中习惯用比热容来表示材料的热容。在293373K范围内电瓷的比热约为0.800.95J/Kg;293473K范围内电瓷的比热容约1.051.20J/Kg。热膨胀
