《人工合成金云母开题报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人工合成金云母开题报告（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、开题报告题目：人工合成金云母1毕业设计（论文）综述11题目的背景及研究意义云母是一种具有晶体结构的天然造岩矿物，属于自然生成的透明层状水铝硅 酸盐类矿物。云母族矿物中最常见的矿物种有白云母、金云母、锂云母、绢云母、 黑云母等，含水量一般在5%左右。其颜色特征通常可用来判断绝缘性能，工业 上一般以浅色为好，其中在工业上有重要意义的矿物为白云母、金云母等。早期 的云母产品主要是以天然树脂一虫胶、沥青和合成树脂一醇酸树脂为黏合剂，并 以纸、绸为补强材料制备的片云母。随着现代工业的发展，对云母材料的研究进 一步加深，发现其具有易分剥成很薄的、平坦的、光滑的和具有弹性的薄片的特 性，此外还有高的抗电性能
2、、极高的耐热性、很高的电绝缘强度、耐电晕、耐热 以及良好的力学性能，同时化学稳定性好、收缩率小、不燃、不吸湿、优异的电 气绝缘性、耐水性、并且机械强度高，因此被广泛应用在电子、电力、电器、电 讯、航空、交通、仪表、冶金、建材、轻工等工业部门，以及国防领域和尖端工 业上的绝缘材料，其加工剩料和云母粉可以进行进一步的深加工，用于耐火材料、 建材、造纸、橡胶、染料等工业% 但天然云母杂质多，含矿率低，难选难加工 和分级，导致生产成本高，天然云母的出产不足以供应市场，且天然云母含杂质 影响云母优良性能，因此人工合成云母显得尤为重要。金云母的变种有氟金云母、钛金云母、铬金云母、锰金云母等，特色的结构 组
3、成和层状性质使其具有独特的用途。其中氟金云母在现代工业中的应用最为广 泛，用性质不同的标准氟金云母和改性氟金云母分别填充环氧树脂得到复合材 料，可在保持其原有的高压绝缘性、耐介质腐蚀性等良好特性的基础上，提高其 力学性能。但不同性质的氟金云母粉与环氧树脂所得复合材料的性能存在很大差 异，这与填料的化学组成、微观结构等因素有关。氟金云母玻璃陶瓷具有良好 的深加工、抗冲击性能，机械强度高，同时具有无机非金属材料的物理和化学性 能。特别适合航空航天、军工、石化、精密仪器、机械电子、医疗设备、低温工 程等领域的应用。但此类材料的机械强度不高，使其应用受到一定限制。近年 来，日本学者采用钡云母晶体、钙云
4、母晶体对氟金云母类玻璃陶瓷进行增强，使 其强度和韧性均得到明显提高，随着玻璃陶瓷中氟金云母的增加，材料的抗弯强 度、弹性模量、断裂韧性都有所提高，而硬度变化不明显，又使材料具备了较好 的力学性能，在人体较大载荷植入部位方面具有广泛的应用前景。同时利用超 声波的空化作用、微射流作用，把氟金云母剥离细化成片形微粉，这种无损伤粉 碎新工艺，与现用云母粉碎工艺相比，具有能耗低、云母表面光洁、径厚度比较 大的特点5。目前，相关研究工作主要集中在氟金云母材料制备及其性能优化上。 12应用前景分析云母材料主要集中在合成云母、微晶云母等新的领域。同时云母综合利用的 产品，云母纸和云母粉以及深加工产品如云母绝缘
5、制品、云母纸电器等也逐渐开 始畅销，目前我国开发研制也正在加快进行中。我国云母纸出口价格同比国内价 格要高出20%左右，所以我国应加大对云母纸的生产规模，提高高档云母纸的生 产水平，提高云母纸的质量和产量。今后的研究主要内容就是对生产设备的改造， 使纸浆浓度和纸的厚度能被在线测试，实现自动测试纸厚及调节纸浆浓度，使生 产工艺连续化、自动化。随着大、中型高压电机向大容量、高参数的不断发展， 对其云母绝缘水平的要求也越来越高。大、中型高压电机绝缘总的发展趋势是提 高主绝缘的云母含量、热态机械强度和耐电热老化寿命，并不断改进绝缘工艺性。 采用单面薄膜或双面薄膜复合制造的粉云母带，具有较高的电气强度、
6、机械强度 和良好的应用工艺性能，是高压电机端部绝缘和匝间绝缘较为理想的云母材料。 除了高压电机绝缘用云母带外，我国还开发了用于直流电机换向器的H级有机硅 换向器金粉云母板以及用于耐火电缆用的耐火电缆粉云母带。当选用不同品种 （如：收缩薄膜）、不同耐热等级的薄膜材料与云母纸、补强材料复合，可以得 到不同功能、不同耐热等级的薄膜复合粉云母带。在应用中不但可使绝缘工艺简 化，而且还使电机绝缘的质量得到大大的提高。从发展角度看，薄膜复合粉云 母带具有广阔的发展前景。从目前看，优质云母仍然十分短缺，供不应求，尽管电子设备生产、云母绝 缘材料、云母玻璃陶瓷等对云母的需求继续增长，但远不能满足需求。所以在今
7、 后的云母采选及深加工应用上都应本着提高经济效益、充分合理利用现有云母资 源的基础上进行。2本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施2.1本课题研究的主要内容在工业上被大量应用的主要是白云母KAL2(ALSi3Oio)(OH)2，其次是金云 母KMg3(ALSi3Oi0)(OH,F)2。由于(OH)的存在，天然云母只能在热液条件下 合成，用F 取代(OH)制得的云母称为氟金云母，是较易生长成大单晶片的 一种云母。通常所说的合成云母就是指氟金云母KMg3(ALSi30i0)F2。合成氟金 云母能耐1100C的高温，这种云母的工业生产上可用的合成方法是内热法9由 于内热法合成的氟金云
8、母大多数为小单晶，所以在内热法后再采用晶种生长法 10，对生成的小单晶进行再生长，以生成大面积的氟金云母。然后对生成的大面 积氟金云母进行性能检测。2.2研究方案2.2.1实验材料选用滑石、氧化铝、氧化镁、氟硅酸钾和碳酸钾等五种原料，滑石为工业用滑 石粉，氧化铝和氧化镁亦均为工业原料，氟硅酸钾和碳酸钾为三级化学试剂。滑石 和氧化镁在配料前经焙烧脱水处理in。配料组成尽量采取接近于氟金云母按其分 子式KMg3(ALSi3010)F2。计算的化学组成。接近氟金云母理论组成 (KMg3(ALSi30i0)F2。的熔体最易析出良好的晶体。原料及配料的化学分析数据示于表112。0.40滑石63.081.
9、60氟硅酸钾26.58氧化铝0.0998.94氧化镁0.69碳酸钾0.0134.280.4241.6850.4392.980.2468.110.050.432.2.2工艺过程将化工原料按照与理论组成KMg3 一(ALSi3O10)F2相近的组成，配制成混合 料，装入熔制炉中，将加热电极直接安放在待熔化的金云母配料内通电加热，待 部分生料熔融后，再借熔体导电，继续通电熔化，然后冷却析晶得到内热法氟云 母小晶体13。从晶块中剥出的大单晶片可用于特殊需要，而碎云母则可经晶种法 继续生长成氟金云母大片单晶。晶种生长法是采用坩埚下降法14。坩埚是用铂泊 焊成的长方体铂坩埚。在坩埚底部装入晶种，添满原料后
10、加密封。缓慢升入保持 在一定温度的晶体生长炉内，坩埚上部装有原料的部位置于炉内高温区熔化，同 时亦使晶种上端局部熔融，下端则以原状保持在低温区，然后缓慢下降坩埚，熔 体在固液界面上即可按晶种的方向定向生长，最后形成充满坩埚的书本状大面积 氟金云母单晶块。在坩埚下降过程，炉温保持固定，并要求较高的稳定度，温度 波动保持在士 1C以内。为使原料充分熔化，通常炉内的最高温度区为1450C, 并在高温区保温4小时15。2.2.3性能测试1) 扫描电子显微镜测定合成氟金云母的厚度。2) 显微硬度计测量合成氟金云母的硬度。3) SEM观察合成氟金云母的形貌及附带的能谱(EDX)分析合成氟金云母成分。4)
11、WGJSTD-A介电常数及介质损耗测试仪测试合成氟金云母的介电常数及介电损耗。5) TREK-152-1体积电阻测量仪测试合成氟金云母的体积电阻。6) 电压测量仪测试合成氟金云母的穿击电压。7) 用抗拉强度测试仪测量合成氟金云母的抗拉、压强度。8) LS103A光学透过率测量仪测试合成氟金云母的透过率。9) PCY-III热膨胀系数测试仪测量合成氟金云母的的热膨胀系数。3本课题研究的重点及难点，前期已开展的工作3.1重点通过内热法合成氟金云母小晶体，再利用晶种法对内热法合成的小单晶进行 生长、增大，从而合成大面积氟金云母。测定产率、转化率，对其性质进行全面 检测，力图找出有工业应用前景的候选人
12、工合成金云母，对其发展及应用前景作 出合理分析。3.2难点(1)内热法只能合成小的金云母晶体。由于与熔体接触的未熔化部分由固相反 应生成的微晶云母层构成，这些微晶体迸入到熔体中，成为晶体生长的始发点， 容易生成多晶，从而生成的云母晶体较小。（2）对于晶种法生长云母，控制温度降低速率是重点也是难点，一般为0.1-2C /h,以促使熔体中的云母晶核逐步长大，以生成较大的单晶。4完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）第1 2周第3 4周第5 12周第1314周第1517周第18周查阅资料,设计实验方案，完成开题报告; 开题答辩，实验前准备工作； 实验阶段，进行中期答辩；实验结果分析及处理；撰写
13、论文；毕业答辩。指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见）指导教师: 所在系审查意见系主管领导:参考文献1 谭月罴，何崇藩内热法合成氟金云母的某些工艺条件研究J.硅酸盐学报,1963,03:119-128.2 大面积氟金云母单晶的生长一一大型电阻炉生长氟金云母单晶的中间试验J.非金属 矿,1975,02:21-25.3 氟金云母单晶生长及其性质与应用J.电子管技术,1977,06:175-178.4 韩芄棣合成云母大单晶的研制J.人工晶体,1979,02:1-23.何崇藩合成云母J自然杂志,1979,10:25-28.6 王国方内热法合成云母晶体的生长J.人工晶体,1981,01:5-1
14、1.7 范世（马岂）.氟金云母晶体生长机理J.硅酸盐学报,1982,02:197-203+245-247.8 文义新型耐高温绝缘材料合成氟金云母J.家用电器科技,1982,05:28-30.9 王国方，欧阳胜林耐高温绝缘晶体合成云母J.新材料产业,2007,03:42-45.10 A.V.Kosinskaya,A.G.Malyavin,A.B.Suchkov,L.I.Krovopuskov,A.G.Kaganov,A.A.Murzin.Us eofcastfluorophlogopitepartsinthemanufactureofironpowdersJ.SovietPowderMetall
15、urgyandM etalCeramics,1988,277.11 吴自强，魏鹏，唐四丁云母纸的性能及其主要制品J.化工时刊,1997,04:7-10+18-2.12 余力,戴惠新.云母的加工与应用J.矿冶,2011,04:73-76+81.13 EmadA.A.Mustafa.Fluorophlogopiteporcelainbasedontalc-feldsparmixtureJ.CeramicsIntern ational,2001,271:.14 MaLianjie,YuAibing.InfluencingofTechnologicalParameteronToolsWearduringTurningFluor ophlogopiteGlass-CeramicsJ.JournalofRareEarths,2007,25:.15 董孔祥，卢迪芬超声波对氟金云母剥离细化作用的研究J中国粉体技术,2008,02:29-31.
