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1、攀枝花学院Panzhihua University本科毕业设计（论文）文献综述院（系）：材料工程学院专 业：材料成型及控制工程班 级：级材料成型2班学生姓名：肖郢学号：2013年12月本科生毕业设计（论文）文献综述评价表毕业设计（论文）题H提帆尾渣炼铁后渣与尾矿制备黑色陶瓷材料综述名称黑色陶瓷材料研究与发展评阅教师姓名职称教授评价项目优良合 格不合格综述结构01文献综述结构完整、符合格式规范综述内容02能准确如实地阐述参考文献作者的论点和实验结 果03文字通顺、精练、可读性和实用性强04反映题目所在知识领域内的新动态、新趋势、新 水平、新原理、新技术等参考文献05中、英文参考文献的类型和数量符
2、合规定要求， 格式符合规范06围绕所选毕业设计（论文）题目搜集文献成绩综合评语：评阅教师（签字）：2013年 月 日文献综述黑色陶瓷材料研究与发展刖百在陶瓷材料没有被制造成具有一定形状的产殆之前，陶瓷材料所具有的的优 良性能与功能并不能得到实际应用。随科学技术的发展，许多装备的使用条件越 来越苛刻，传统金属材料的性能己难以满足要求，促使陶瓷材料的应用领域得到 迅速扩大。各种不同的应用领域对陶瓷材料零部件的形状提出了越来越高的要 求。材料的键合特点决定了烧结陶瓷材料儿乎尢法通过后续冷加工与热加工，制 成特定的形状，陶瓷产品形状的获得必须在烧结以前完成。同时在成型工艺过程 中还必须兼顾对后续烧结工
3、艺过程和烧结产殆的性能的重要影响。在陶瓷的成型方法中主要有湿法成型和干法成型。成形是将陶瓷粉料加入塑 化剂等制成坏料，并进一步加工成具有一定形状、尺寸和强度的坯体工艺过程。Belgin Tanisan和Servet Turanb利用黑陶和轧钢成型的结合,研究发现 两个不同的口然珞铁矿矿石和从铁的氧化物废物中合成，用作合成的黑色陶瓷颜 料瓷器作为替代原材料，能够降低成本。洛铁矿矿石铁氧化的浪费比率和焙烧温 度对色素的属性影响进行了调查。它被发现具有较高的氧化珞和氧化珞比率，珞 铁矿矿石可以用于合成黑色陶瓷颜料，利用氧化铁行业废物结合。然而，其颜色 强度没有那样强，作为商业黑色颜料由于锯铁矿矿石来
4、自其他相砂杂质的存在。 为这些颜料与商业的黑色颜料的组合使用吋，可以减少商业颜料的消费，提供着 色的瓷瓦机构节省成本。工业制造陶瓷产殆需要保证：零件的尺寸形状、要求的尺寸公差、产品的成 本、产殆的特征等性能指标。1概述1. 1黑色陶瓷材料简介黑色陶瓷材料是由MnO2 CrO2等金属氧化物组成，由于其气孔率可控、破度、室温力学强度、热震阻力、抗腐蚀性等特点，早在上个卅:纪八、九十年代被 广泛研究和应用，在太阳能集热器上的应用就是最典型的案例之一，而且从传统 的陶瓷发展现金的特种陶瓷。但是相比金属材料，黑色陶瓷材料的导热系数较小, 致使黑色陶瓷材料发展进程较为缓慢。1.2尾渣制备黑陶背景提帆尾渣不
5、完全统计，年产约为30万吨，四川攀枝花、河北唐山、辽宇鞍 山由于这些地方矿床所在，产出量较大。本课题以攀枝花饥钛磁铁矿为主要研究 背景。攀枝花地区拥有丰富的帆钛资源，帆作为-种战略资源极为稀有且难获取较 为纯的单质帆，攀钢在提*凡后产出大量锐渣，尾渣中的饥含量超过5%,不仅浪 费资源同时多余的尾渣堆砌占用了有限的土地资源，也污染了环境。H前，提高帆的利用率主要有两个方向，分别是：提帆浸取率提高和提帆尾 渣应用。科学家们发现利用提帆尾渣制备黑色陶瓷材料能获得优良性能的陶瓷材 料。强度高，能作为装饰或建筑材料；寿命长，能与建筑物同寿命。将帆渣融入 陶瓷的同时也减少了帆渣对环境的污染，节约了土地资源
6、，从长远来看，提帆尾 渣制备黑陶是可行的。1.3黑瓷工艺及改进在黑瓷工艺研究中，瓷质品表而涂层作为太阳能吸收涂层的关键元素，国内 普遍采用的有半导体涂层、光干涉涂层、米氏散射涂层、多孔涂层和电镀涂层筹, 涂层原料中几乎都含有钻元素，而含钻颜料性能不稳定，所以寻找替代材料或者 在高温下能承受性能不衰减的涂层是改进的一个方向。帆钛黑瓷是半前黑瓷材料中最为流行的代名词，它是指由提饥尾渣和普通陶 瓷材料按比例进行添加混合，进过球磨、成型、干燥、烧结等工艺烧制成的整体 黑色的瓷质制品。传统的黑色陶瓷生产中仍含有大量的铁和铸，这在一定程度上会影响陶瓷在 不同工况下的应用。本实验是将高温还原提帆尾渣后制铁粉
7、和电解提镣和制取太 阳能集热黑瓷材料两种方法结合起来，首先用第-种方法的高温还原技术还原提 帆尾渣，得到还原铁。然后用还原铁后得到的尾渣和普通陶瓷为原料制成黑瓷。 由此，既充分发挥了两种方法的优点，又完全避免了两者的缺点，全部利用的同 时，还解决了提帆尾渣造成的污染。2黑瓷生产工艺流程2.1黑瓷制造流程黑瓷生产工艺流程主要包括:原材料制备、配料球磨、球磨后筛分、加水混 合、压型、干燥一定时间、烧结半成站、进行磨光和磨边最后获得较为完整的饥 钛黑瓷制品。黑瓷材料在原材料制备中先进行直接还原除铁磁选尾渣，其次将炼铁后的尾 渣尾矿按照1:1配料，再次球磨混合不低于15个小时，达到所需H数后通过100
8、 H和200 H筛子，加适量水混合挤捏3个小时及陈腐3个小时，成型采用床力机 压型，干燥时问根据空气湿度而定，烧结温度一般在1OOOC左右，同时要严格 控制温度曲线避免升温过快，产生不必要的缺陷。陶瓷部件通过烧结得到它最终的形状和性能，烧结也是陶瓷工艺过程的检 验。烧结的主要H的是使坯体致密化，最终显微结构控制当然也重要。3黑瓷产品及制备方法近年来，伴随着经典的粉末冶金工艺方法，化学气相沉积（CVD）、溶胶-凝 胶技术及聚合热解等方法用于高纯陶瓷初始材料的生产。这些方法的采用又为这 些材料提供了新的应用。近年来，在黑瓷材料方面研究的主要成果包括太阳能热 水管、中空太阳能集热板、建筑装饰材料。3
9、.1机钛黑瓷制大尺寸光热转换元件以提帆尾渣和普通陶瓷为原料制备大尺寸的光热转换原件，如集热管、集热 板等，采用滚床、半干床或者注浆法及床滤成型方法，成型方法各有优缺点，对 于大尺寸中空板或管材，主要是其内应力难以解决，易产生裂纹影响原件质量。 血山东科学院在制作大尺寸中空板时，将两块黑瓷板平行间隔一定距离，然后用 胶粘剂或者特殊材料粘结，上下凹凸模配合加热，这样就可以保持中空板较好的 形状、尺寸、裂纹缘。帆钛黑瓷中空板可以在较高温度下辐射处红外线，山东将平板与衬条和端头 板结合，不设置通道口和端头板,这样可以装入加热元件促进黑瓷辐射出红外线, 提高其理化性能可用于治疗人体疾病和加热物质。太阳能
10、是高密度能源，在攀西地区拥有丰富的太阳能，太阳能热水管在民用 中广受推崇。但是市场上的太阳能热水管普遍为铜基材料，价格昂贵且寿命较短。 应用粉末冶金、粉体机械制备黑色陶瓷，技术先进可以改善原料的成形性能，提 高坯体密度，促进烧结过程中反应原料的均匀化，有利于降低烧结温度获得优质 的黑瓷太阳能热水管冈。己经生产出的黑瓷太阳能热水管，有闷哂式和循环式，循环式的效率相对较 高，因此适合民用。在民用中安装一般为40度仰角，可保证最大限度接受太阳 辐射量。而热水器的底部也存在热损失，主要取决于热水器底部的隔热层材料， 所以集热器的保温效果难题在于是否解决阻热传导材料。饥钛黑瓷制备中空太阳能集热板，利用粉
11、体机械方法制备，对于陶瓷的平板 而言，截面尺寸较管子人，故而成型受内应力影响，陶瓷粉末应当在合适颗粒区 间便于成形，提高致密度，便于样站烧制成型后降低其吸水率。3.2复合立体网状黑瓷吸收层一般陶瓷材料经真空练泥过多孔模具形成多孔板，两端端头相通，然后将工 业废料提帆尾渣混制成泥浆采用喷涂的方法涂刷在素坯上，这样可以很完全的浸 入陶瓷表而，而这种方法在制备黑瓷产品系列很常见氏山东科学院研究出的复合立体网状黑瓷阳光吸收层是由喷涂的雾滴与泥粒 相互粘附，堆积成蝶窝状、柱状、多孔状，烧制成型后与瓷质基体组合，经测试 其性能，相比传统阳光涂层材料效率较高，但从权利要求小发现尾渣成分较为复 杂需严格控制，
12、烧结温度在1100C-1300C,温度控制也较为困难。3.3黑瓷复合陶瓷太阳板陶瓷太阳板国内外主要研究其在冬季吸收太阳能取暖、海水净化或淡化供民 所需。对于黑瓷制成中空太阳能集热板也是一种新型发明，由于其持久耐用的 高性价比，在城市建设中应用广泛，在城郊区是电网盲区，选择陶瓷太阳能路灯 可以代替照明，一定意义上为国家减少了不小的支出。复合黑瓷太阳板也是以普通陶瓷为主要原料，在孔模具素坯成型，黑瓷着色 烧制成形。该方法利用陶瓷成本低、耐用等特点，与多孔立体网状阳光吸收层的 方法相互借鉴。在该制作方法中仍然要考虑板的裂纹，陶瓷的断裂与其相组成密切相光，在 某种程度上还与晶粒结构有关，因此制作大尺寸
13、太阳板压制、干燥、烧结、保温 环节需要注意处理相关细节，如温度控制均与受热及消除应力。血对于工业上利 用普通陶瓷制作过滤筛，则需要一定的气孔，保持开孔通道穿透整个结构，然血 密度不能超过90%,否则气孔将不会贯通。4国内外黑瓷研究4.1国外陶瓷发展提饥尾渣中的可溶性铭盐、饥盐经高温分解生成的矿物进入晶相和玻璃相， 所以饥钛黑瓷的使用是完全安全的，有害物质测定结果也证明了这一点。在美国利用黑瓷在建筑屋体上变色，使其屋体变黑反射照明效果。在灯光布 置中包括光学仪器与辐射口表而和光电组件会产生辐射，用一个组件 从一个反 射器生成像原理。形状和吸收辐射元素的安排适合偏转中的组件通过辐射口表 而，产生的
14、辐射，该元素用于专门吸收这种辐射。照明安排最好被用于特别是均 质背而照明显示仪器的如液晶显示器冋。在美国陶瓷瓷研究领域，科学家麦克和威廉杰克发明了利用陶瓷作为发射 底座，考虑的正是陶瓷耐高温的特点。其原理是-种陶瓷发射极基片具有基体具 有顶侧和底侧，并设置在顶侧的腔。键合焊盘被布置在被布置在底侧腔室和焊盘。 发光二极管(LED)被电连接到所述键合焊盘。低电阻导体设置在所述陶瓷基体 中，从血互连焊盘和焊盘。该互连配置，使得LED可以单独激活为通过施加到焊 盘的行和列驱动信号的阵列。陶瓷基片是从标准的绿色陶瓷粘贴，与一个黑喑 的添加剂编造的。由此产生的“黑色”陶瓷材料的光渗漏的边缘和底部的陶瓷基
15、片通过预防H的口。国外制造高稳定光源系统的方法中也涉及黑瓷的研究，房屋采用黑色光吸收 陶瓷或其他硬质的低热膨胀材料。黑色陶瓷可以选择性的吸收外部朵散光，温度 的膨胀系数类似某些标头金展、玻璃等；而环境光线不是一个影响因素，房屋 可以在任何情况下搭配材料与屋体合适的热膨胀性能。屋盖与屋体形成一个密封 的外壳，可以保证围绕稳定光环氧源。在SMD技术中，套管由深色或黑色的陶瓷 材料制成，而且他们己发现提高对比度的图像生成表贴封装，如SMDs与受雇于 视频显示问。在医学上，陶瓷应用也相当广，如牙科上的烤瓷牙即是利用黑瓷和白瓷的结 合，科学家亨氏和马库斯等人就曾研究提供用于加工牙科陶瓷材料铳削方法，以 减少研磨时间，同吋保持强度，准确性和边缘完整性。这样可以使得陶瓷牙一 次性安装后寿命长久，减轻患者的痛苦和负担。通过制备牙齿试验片进行分析对 比度，为此放置在前面的黑色陶瓷具有至多86%的色差反射，然后确定白色陶 瓷体的前4%的反射体。使用高度透明的试验片反射或者吸收，主要是由陶瓷背 景而反射是由试件的情况下不透明的材料被使用情况而定。国内黑瓷研究和发展趋势是在保证产品质量的基础上，往轻便化、质薄化发 展。早在1989我国山东省就己制造出薄质黑瓷产品，其厚度低于
