畢業(yè)設(shè)計（論文）石膏型體快速焙燒工藝的研究

1、鄭州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）鄭州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目：石膏型體快速焙燒工藝的研究 指導(dǎo)教師： 職稱： 副教授 學(xué)生姓名： 學(xué)號： 20060800437 專 業(yè)： 材料科學(xué)與工程專業(yè)類 院（系）： 材料科學(xué)與工程學(xué)院 完成時間： 2010 年 5 月 21 日 年 月 日 目錄 摘要.iii abstract.i 1 前言.1 1.1研究背景及意義.1 1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.1 1.2.1石膏性能與用途.1 1.2.2石膏型體快速焙燒工藝.1 1.2.3國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及存在的問題.2 1.3石膏型體的簡介.4 1.3.1石膏的特點(diǎn).4 1.3.2石膏的種類.4 1.3.3石膏的應(yīng)用.5

2、2 實(shí)驗內(nèi)容.6 2.1石膏型體的流動性.6 2.1.1實(shí)驗條件.6 2.1.2實(shí)驗方法.6 2.1.3實(shí)驗結(jié)果及分析討論.6 2.2石膏型體的膠凝時間.7 2.2.1實(shí)驗條件.7 2.2.2實(shí)驗方法.7 2.2.3實(shí)驗結(jié)果及分析討論.7 2.3石膏型體的微波烘干.8 2.3.1實(shí)驗條件.8 2.3.2實(shí)驗方法.8 2.3.3實(shí)驗結(jié)果及分析討論.9 2.4石膏型體的流動性.9 2.4.1實(shí)驗條件.9 2.4.2實(shí)驗方法.10 2.4.3實(shí)驗結(jié)果及分析討論.10 2.5石膏型體的流動性.13 2.5.1實(shí)驗條件.13 2.5.2實(shí)驗方法.13 2.5.3實(shí)驗結(jié)果及分析討論.13 3 結(jié)論.14

3、4 參考文獻(xiàn).15 附表：1 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書.16 附表：2 鄭州大學(xué)畢業(yè)論文開題報告表.17 附表：3 畢業(yè)設(shè)計（論文）計劃進(jìn)程表.20 附表：4 鄭州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計中期檢查表.21 附表：5 畢業(yè)設(shè)計（論文）成績評定表.22 外文翻譯 .23 致謝.26 摘要 采用微波技術(shù)烘干石膏型體、箱式電阻爐焙燒;通過改變水固比、使用添加劑等方式,探 討石膏型體在微波烘干過程的影響因素及快速焙燒工藝。試驗結(jié)果表明,水固比越小，使石 膏型失水速度加快,烘干時間縮短，抗壓強(qiáng)度受到的影響不大；石膏型體中添加劑的量對烘 干時間影響不大,但隨著添加劑的增加,石膏型體失水速度加快;微波烘干并電爐干燥、焙燒石

4、 膏型體達(dá)到 100%失水率,需要 3h6h ,但烘干后的抗壓強(qiáng)度較低。 關(guān)鍵詞： 石膏型體 焙燒 微波烘干 抗壓強(qiáng)度 abstract microwave-drying gypsum, roasting with chamber type electric resistance furnace; changing the water-solid ratio, adding additives, etc., in this way，we can probe into what is the factors and technics influencing the process and fas

5、t roasting process. the results show that the smaller water- solid ratio, the faster loss of water in the gypsum, the shorter drying time, and it does a little affection on compressive strength; the amount of additive in the gypsum has little effect on the drying time, but as the increase of the amo

6、unt of additive，the faster of water loss from gypsum; it needs 3h 6h to microwave-drying and roasting gypsum，so that the water loss rate is 100%, but the compressive strength is lower at last。 keywords: gypsum roasting microwave-drying compressive strength 1 前言 1.1研究背景及意義 石膏制品作為建筑材料已得到廣泛應(yīng)用，石膏原料主要來源于

7、天然石膏礦開采出的石膏 石，另外還有化學(xué)石膏，即工業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的副產(chǎn)物，如硫石膏、磷石膏、氟石膏、鈦石膏 等。由于天然石膏要經(jīng)過開采、破碎、運(yùn)輸、干燥煅燒等多道加工工序，成本偏高，所以近 幾年來對價廉質(zhì)優(yōu)的化學(xué)石膏加以開發(fā)利用，不但降低了成本，而且解決了環(huán)保問題，給各 生產(chǎn)企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。但生產(chǎn)中的石膏原料不管是采用天然石膏還是 化學(xué)石膏都以 caso42h2o 形式存在，只有使其脫去分子中 1.5 個結(jié)晶水后的 caso41/2h2o 才有膠凝性質(zhì)，才能作為建筑材料使用，而將石膏的游離水和結(jié)晶水脫去的 過程即為在生產(chǎn)工藝中的干燥煅燒，所用干燥煅燒設(shè)備是整個石膏生產(chǎn)設(shè)備中的

8、關(guān)鍵設(shè)備， 對石膏生產(chǎn)具有重要意義。 1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.2.1石膏型體的性能與用途 石膏型體精密鑄造技術(shù)以其鑄件尺寸精度高、表面粗糙度低和復(fù)印性好等優(yōu)點(diǎn),在航空 航天、汽車、船舶、兵器、藝術(shù)等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。石膏型體鑄造可得到輪廓清晰、 表面質(zhì)量好的鑄件。石膏型體的干燥過程為：石膏型體內(nèi)的水分遷移到表面（稱為內(nèi)擴(kuò)散或 濕傳導(dǎo)） ，再從石膏型體表面將水分轉(zhuǎn)移到周圍大氣中（稱為外擴(kuò)散） 。而石膏干燥的目的就 是要通過它的內(nèi)擴(kuò)散和外擴(kuò)散，把其中所含的全部水分遷移擴(kuò)散出去。 石膏型體鑄造中,石膏型的材料配比、灌漿工藝等對石膏型體鑄件的質(zhì)量影響較大,但石 膏型體的烘干、焙燒工藝對鑄件質(zhì)量的

9、影響也是不可忽視的因素,而且是影響石膏型體鑄造 生產(chǎn)效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于石膏型體導(dǎo)熱慢、水分在石膏型體中傳輸慢等原因,目前國內(nèi)及 國外在石膏型體干燥過程中,普遍采用電阻爐加熱低溫烘干( 300 ) 和高溫焙燒( 800)工藝 ,時間較長,為 2040h。而研究新的烘干、焙燒工藝,縮短烘干、焙燒工藝時 間,提高生產(chǎn)效率,對石膏型體鑄造生產(chǎn)也是十分有意義的。微波烘干技術(shù)具有烘干速度快、 操作簡單的優(yōu)點(diǎn),已在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。 1.2.2石膏型體的快速焙燒工藝 石膏型體的快速焙燒工藝并非簡單的脫除自由水的干燥過程，還包括石膏的結(jié)構(gòu)變化和 結(jié)晶水的脫除。因此，再縮短焙燒時間的基礎(chǔ)上，合理的焙

10、燒制度決定了石膏混合料性能穩(wěn) 定性?？墒?，實(shí)際生產(chǎn)中由于石膏型體的水分含量高，而透氣能力差，烘干、脫水本來就相 當(dāng)困難，再加之石膏型體的熱導(dǎo)率很低，外表與內(nèi)部的溫差大，鑄型中各部位的熱膨脹不同， 很容易造成變形和龜裂。因此，石膏型體的烘干不同于鑄造行業(yè)中的其他任何烘干過程，要 求緩慢升溫和長時間加熱。如果取模后將石膏型裝入100以上的烘干爐，就會產(chǎn)生表面層 剝落或龜裂等缺陷，如何才能縮短烘干過程，一直是石膏型體鑄造工藝中的重要課題。烘干 過程中，石膏型還會發(fā)生尺寸變化，從凝結(jié)、硬化起到開始脫水前，石膏都在膨脹，自開始 脫水起即發(fā)生體積收縮，不發(fā)泡石膏和發(fā)泡石膏型體都是如此，烘干后的最終尺寸與烘

11、干前 相比，不發(fā)泡石膏型體略有膨脹，但膨脹量很小，發(fā)泡石膏型體則有明顯的收縮傾向，石膏 型體在烘干爐中應(yīng)安置平穩(wěn)，注意防止變形，爐內(nèi)溫度分布要力求均勻，且應(yīng)具有排氣、送 風(fēng)系統(tǒng)，有空氣循環(huán)系統(tǒng)時，烘干時間可比密閉爐減少一半。 微波是頻率非常高的電磁波，又稱超高頻。通常把 300mhz300ghz 的電磁波劃為微波， 其對應(yīng)的波長范圍為 1mm1000mm。其特點(diǎn)是波長短、頻率高、頻帶寬，微波加熱技術(shù)中使 用的頻率主要為 2.45 ghz。微波具有的特殊波段與材料的基本細(xì)微結(jié)構(gòu)耦合從而產(chǎn)生熱量， 實(shí)現(xiàn)對材料從內(nèi)部整體加熱，促進(jìn)坯體材料的干燥或者燒結(jié)，是快速制備高質(zhì)量的新材料和 制備具有新的性能的

12、傳統(tǒng)材料的重要技術(shù)手段。由于微波烘干技術(shù)具有烘干速度快、操作簡 單的優(yōu)點(diǎn)，已在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，本項目擬研究微波烘干石膏型體新工藝，主 要研究微波加熱工藝對石膏型體強(qiáng)度和顯微結(jié)構(gòu)的變化的影響，以及工藝參數(shù)對烘干過程的 影響進(jìn)行了試驗分析。期望通過系統(tǒng)研究，找到微波加熱焙燒石膏型體的合適工藝，縮短石 膏型體焙燒時間，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本。 1.2.3國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及存在的問題 目前國內(nèi)及國外在石膏型體干燥過程中，普遍采用電阻爐加熱低溫烘干( 300) 和 高溫焙燒( 800) 工藝，時間較長，為 2040h。這么長的干燥時間不但浪費(fèi)能源，而 且嚴(yán)重影響了石膏型體鑄造的

13、生產(chǎn)效率。目前，國內(nèi)外一些研究學(xué)者紛紛探索快速干燥石膏 型體的方法和途徑。然而，由于石膏導(dǎo)熱率低等因素的影響，很難在傳統(tǒng)干燥工藝上提高效 率，因此，探索新的干燥工藝成了研究的熱點(diǎn)。微波干燥加熱方式從上世紀(jì)中期發(fā)明以來， 引起了廣泛學(xué)者的重視，目前，在食品加工、陶瓷燒結(jié)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。對于相應(yīng) 的微波設(shè)備的研究也得到了很大的進(jìn)展，其中西德原來專業(yè)從事電爐生產(chǎn)的 linn ltd.公司， 90 年代末介入微波工業(yè)應(yīng)用設(shè)備的開發(fā)，很快推出了 20kw/915mhz 處理 300 kg/h 的微波米 飯加工設(shè)備；3060kw/2450mhz 系列大型陶瓷產(chǎn)品的預(yù)熱、烘干和高溫?zé)Y(jié)設(shè)備等，標(biāo)志

14、其巨大的產(chǎn)業(yè)化能力。西德另外一家 fm-micromesh. gmbh ltd.公司近年來也推出了 400kw/915mhz 微波木材連續(xù)粘壓成型設(shè)備，64kw/915mhz 微波熱空氣組合，連續(xù)蜂窩梳狀或 泡沫陶瓷干燥設(shè)備，以及 2856x1kw 系列微波傳送爐等。澳大利亞以 amt 公司為代表, 近 幾年已開發(fā)出“微波溶液化學(xué)加工系統(tǒng)，100 kw/915 mhz 大捆羊毛微波加熱處理系統(tǒng)，處 理 180 kg/h。6 kw/2 450mhz 微波陶瓷高溫?zé)Y(jié)爐，最高溫度可達(dá) 1 800 。5 15 kw/ 2 450 mhz 微波橡膠硫化系統(tǒng)，1 kw/2 450 mhz 微波等離子體火

15、炬焊接系統(tǒng)等。日本和俄 羅斯的微波能應(yīng)用技術(shù), 無論從基礎(chǔ)研究,應(yīng)用領(lǐng)域以至到產(chǎn)業(yè)化發(fā)展都具有相當(dāng)規(guī)模和較 高的水平。我國工業(yè)微波能設(shè)備制造廠商約有 30 多家，主要集中在南京、成都、廣州、武 漢等地。其產(chǎn)品已廣泛用于農(nóng)副、輕紡、化工、陶瓷、橡膠、木材及醫(yī)療等領(lǐng)域。它們在改 造傳統(tǒng)加熱、干燥、殺菌、催化等工藝過程中發(fā)揮了重大作用，在提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)省能源， 降低過程消耗和改善環(huán)境污染等方面都取得了明顯的經(jīng)濟(jì)和社會效益。目前已有數(shù)十條全國 產(chǎn)化的微波膠條硫化生產(chǎn)線投入穩(wěn)定運(yùn)行，其性能已達(dá)到國外同期水平。目前，就工業(yè)用微 波爐已經(jīng)可以滿足現(xiàn)有市場的需要。 在石膏型體的快速干燥工藝研究上，美國最先提

16、出采用微波干燥工藝干燥石膏型體，其 采用了三氧化二鐵等微波輔助吸收劑，幫助石膏型體的干燥，取得了滿意的干燥效果，國外 其他一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家(如日、英、俄、德等國)對此項技術(shù)的研究也取得了重大進(jìn)展，特別 是美、日、英等國運(yùn)用此項技術(shù)取得了很好的綜合經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效應(yīng)，同時也對熔模、型 芯材料、石膏、填料、添加劑等材料的制備相處理各自的性能作用以及模料、型芯、石膏 混合漿料的成分配比，性能及其影響因素進(jìn)行了廣泛和深入的研究。我國也有學(xué)者開始研究 微波干燥石膏型體的工藝，沈陽理工大學(xué)的趙忠興等人曾研究了微波干燥工藝與傳統(tǒng)干燥工 藝對石膏型體的干燥影響，研究結(jié)果表明，微波烘干石膏型體達(dá)到 100 %失

17、水率，大約需要 115 h，而電阻干燥箱烘干則需要近 30 h。微波烘干效率提高近 20 倍，但烘干后的抗拉強(qiáng) 度較低（特種鑄造及有色合金 2008 年第 28 卷第 6 期） 。中北大學(xué)的康燕等人也曾研究了微 波干燥石膏型體的工藝，她的研究發(fā)現(xiàn)，在干燥時間相同的基礎(chǔ)上，微波爐干燥熱效率高， 比較節(jié)省能源，經(jīng)濟(jì)效益要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于用干燥箱干燥。同時，微波干燥可方便的按照預(yù)定程序 進(jìn)行，容易實(shí)現(xiàn)過程自動化，所以在石膏型體干燥時，微波爐干燥更具有優(yōu)越性（鑄造設(shè)備 與工藝 2009 年第 5 期） 。以上研究都說明微波干燥技術(shù)在石膏型體的干燥應(yīng)用上是可行的， 但是目前，還沒有成熟的工業(yè)化應(yīng)用的微波干燥設(shè)備

18、和干燥曲線，因此，設(shè)計合適的微波干 燥設(shè)備和切實(shí)可用的微波干燥工藝是本項目主要的攻關(guān)目標(biāo)。zrb2 由于具有極高的熔點(diǎn)、 強(qiáng)度、硬度，良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能，低的熱膨脹系數(shù)，好的化學(xué)穩(wěn)定性、吸收中子性能、 阻燃、耐熱、耐腐蝕和輕質(zhì)等特殊性質(zhì)，在高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料、復(fù)合材料、耐火材料、電極 材料以及核控制材料等領(lǐng)域中得到重要應(yīng)用7。 然而，石膏型體的烘干并非簡單的脫除自由水的干燥過程，還包括石膏的結(jié)構(gòu)變化和結(jié) 晶水的脫除。因此，再縮短焙燒時間的基礎(chǔ)上，合理的焙燒制度決定了石膏混合料性能穩(wěn)定 性?？墒?，實(shí)際生產(chǎn)中由于石膏型體的水分含量高，而透氣能力差，烘干、脫水本來就相當(dāng) 困難，再加之石膏型體的熱導(dǎo)率

19、很低，外表與內(nèi)部的溫差大，鑄型中各部位的熱膨脹不同， 很容易造成變形和龜裂。因此，石膏型體的烘干不同于鑄造行業(yè)中的其他任何烘干過程，要 求緩慢升溫和長時間加熱。如果取模后將石膏型裝入100以上的烘干爐，就會產(chǎn)生表面層 剝落或龜裂等缺陷，如何才能縮短烘干過程，一直是石膏型體鑄造工藝中的重要課題。烘干 過程中，石膏型體還會發(fā)生尺寸變化，從凝結(jié)、硬化起到開始脫水前，石膏都在膨脹，自開 始脫水起即發(fā)生體積收縮，不發(fā)泡石膏和發(fā)泡石膏型體都是如此，烘干后的最終尺寸與烘干 前相比，不發(fā)泡石膏型體略有膨脹，但膨脹量很小，發(fā)泡石膏型體則有明顯的收縮傾向，石 膏型體在烘干爐中應(yīng)安置平穩(wěn)，注意防止變形，爐內(nèi)溫度分布

20、要力求均勻，且應(yīng)具有排氣、 送風(fēng)系統(tǒng)，有空氣循環(huán)系統(tǒng)時，烘干時間可比密閉爐減少一半。 微波是頻率非常高的電磁波，又稱超高頻。通常把 300mhz300ghz 的電磁波劃為微波， 其對應(yīng)的波長范圍為 1mm1000mm。其特點(diǎn)是波長短、頻率高、頻帶寬，微波加熱技術(shù)中使 用的頻率主要為 2.45 ghz。微波具有的特殊波段與材料的基本細(xì)微結(jié)構(gòu)耦合從而產(chǎn)生熱量， 實(shí)現(xiàn)對材料從內(nèi)部整體加熱，促進(jìn)坯體材料的干燥或者燒結(jié)，是快速制備高質(zhì)量的新材料和 制備具有新的性能的傳統(tǒng)材料的重要技術(shù)手段。由于微波烘干技術(shù)具有烘干速度快、操作簡 單的優(yōu)點(diǎn)，已在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，本項目擬研究微波烘干并快速焙燒石膏

21、型體 新工藝，主要研究微波加熱工藝和快速焙燒工藝對石膏型體抗壓強(qiáng)度的影響，以及工藝參數(shù) 對快速焙燒過程的影響進(jìn)行了試驗分析。期望通過系統(tǒng)研究，找到微波加熱并快速焙燒石膏 型體的合適工藝，縮短石膏型體焙燒時間，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本。 1.3石膏型體的簡介 1.3.1石膏的特點(diǎn) 石膏凝結(jié)硬化速度快，它的凝結(jié)時間隨煅燒溫度、磨細(xì)程度和雜質(zhì)含量等情況的不同而 不同。一般與水拌合后，在常溫下數(shù)分鐘即可初凝，30min 內(nèi)可達(dá)終凝。在室內(nèi)自然干燥環(huán) 境下，達(dá)到完全硬化約需一周時間。 石膏的凝結(jié)時間可按照要求進(jìn)行調(diào)整，若要延緩凝結(jié)時間，可摻入緩凝劑，以降低半水 石膏的溶解度和溶解速度。如硼砂

22、、酒石酸鉀鈉、檸檬酸、聚乙烯醇、石灰活化骨膠或皮膠 等；若要加速半水石膏的凝結(jié)，則可摻入促凝劑，如氯化鈉、氯化鎂、氟硅酸鈉、硫酸鎂、 硫酸鈉等，它的作用是增加半水石膏的溶解度和溶解速度。 石膏在凝結(jié)硬化過程中體積略有膨脹，硬化時不出現(xiàn)裂縫，所以可不參加填料而單獨(dú)使 用，并可很好的填充模型。硬化后的石膏，表面光滑，顏色潔白。 石膏的水化反應(yīng)的理論需水量只占半水石膏質(zhì)量的 18.6%，但在使用中為使?jié){體具有足 夠的流動性，通常加水量可達(dá) 6080%，因而，硬化后由于多余水分的蒸發(fā)，在內(nèi)部形成大 量空隙，孔隙率達(dá)到 50-60%，導(dǎo)致與水泥相比強(qiáng)度較低，表現(xiàn)密度小。 1.3.2石膏的種類 生產(chǎn)石膏的

23、原料主要是天然二水石膏，又稱軟石膏或生石膏，是含兩個結(jié)晶水的硫酸鈣。 天然二水石膏可制造各種性質(zhì)的石膏。 生產(chǎn)石膏的主要工序是加熱與磨細(xì)。由于加熱溫度和方式不同，可生產(chǎn)不同性質(zhì)的石膏。 （l）建筑石膏 建筑石膏是將天然 h 水石膏等原料在 107170的溫度下煅燒成熟石膏，再經(jīng)磨細(xì) 而成的白色粉狀物。其主要成分為 b 型半水石膏。 建筑石膏硬化后具有很好的絕熱吸音性能和較好的防火性能吸濕性能；顏色潔白，可用 于室內(nèi)粉刷施工，特別適合于制作各種。潔白光滑細(xì)致的花飾裝飾，如加入顏料可使制品具 有各種色彩。 建筑石膏不宜用于室外工程和 65以上的高溫工程。 總之，建筑石膏可用于室內(nèi)粉刷，制作裝飾制品

24、，多孔石膏制品和石膏板等。 （2）模型石膏煅燒二水石膏生成的熟石膏，若其中雜質(zhì)含量少，ski 較白粉磨較細(xì)的 稱為模型石膏。它比建筑石膏凝結(jié)快，強(qiáng)度高。主要用于制作模型、雕塑、裝飾花飾等。 （3）高強(qiáng)度石膏將 h 水石膏放在壓蒸鍋內(nèi)，在 l.3 大氣壓（124）下蒸煉生成。a 型 半水石膏，磨細(xì)后就是高強(qiáng)度。這種石膏硬化后具有較高的密實(shí)度和強(qiáng)度。高強(qiáng)度石膏適用 于強(qiáng)度要求高的抹灰工程，裝飾制品和石膏板。摻入防水劑后，其制品可用于濕度較高的環(huán) 境中。也可加入有機(jī)溶液中配成粘結(jié)劑使用。 （4）無水石膏水泥 將天然二水石膏加熱至 400750時，石膏將完全失去水分，成為不溶性硬石膏， 將其與適量激發(fā)

25、劑混合磨細(xì)后即為無水石膏水泥。無水石膏水泥適宜于室內(nèi)使用，主要用以 制作石膏板或其它制品，也可用作室內(nèi)抹灰。 （5）地板石膏 如果將天然二水石膏在 800以上煅燒，使部分硫酸鈣分解出氧化鈣，磨細(xì)后的產(chǎn)品稱 為高溫煅燒石膏，亦稱地板石膏。地板石膏硬化后有較高的強(qiáng)度和耐磨性，抗水性也好，所 以主要用作石膏地板，用于室內(nèi)地面裝飾。 天然石膏主要成分 caso42h2o 工業(yè)石膏主要成分 caso41/2h2o 1.3.3石膏的應(yīng)用 隨著工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們在生活中對石膏的需求日益增長。根據(jù)石膏的特性和 使用方法它的用途大致可以分為兩大類：第一石膏不經(jīng)煅燒而直接使用，主要用于調(diào)節(jié)水泥 凝結(jié)，冶煉

26、鎳、豆腐凝固、光學(xué)器械、石膏鑄型等；第二石膏經(jīng)煅燒變成熟石膏，則用于建 筑材料（石膏板、石膏灰泥等） 、陶瓷模型、牙科、粉筆、工藝品、研磨玻璃、豆腐凝固等。 在工業(yè)里主要用于水泥、石膏板材、裝修裝飾材料以及剛剛興起的石膏沏塊?？偠灾?， 石膏用途比較廣泛，如食用、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等等。 我國石膏主要作水泥的緩凝劑，其用量約占總產(chǎn)量的 80%，其他用于建筑石膏制品等。 而工業(yè)發(fā)達(dá)國家主要作建筑石膏制品，其用量占產(chǎn)量的 70%以上，美國甚至達(dá) 8090%， 其次方是做水泥緩凝劑等，這種用途上的差異，一定程度上反映工業(yè)水平的差距。 2 實(shí)驗內(nèi)容 2.1石膏型體的流動性 2.1.1實(shí)驗條件 由于不同狀態(tài)水的

27、物理、化學(xué)性質(zhì)不同, 以及水溫、水質(zhì)的不同，它對石 膏漿料的流動性、膠凝硬化特性及硬化體的強(qiáng)度等均產(chǎn)生影響。因此, 要特別 重視石膏型體用水的選擇。在石膏型體鑄造生產(chǎn)中, 建議使用水溫 25左右的 工業(yè)軟化水。這種水的來源方便, 成本低廉 ,生產(chǎn)的石膏型體性能較好 , 對穩(wěn) 定石膏型體鑄件的生產(chǎn)有實(shí)際意義。 實(shí)驗使用儀器： 電子天平，試驗材料為石膏粉，普通自來水，室溫(25) ，試驗水溫為 15 ， 50mm 的塑料圓筒，標(biāo)有同心圓（刻上尺寸）的平板； 水膏比：25/75，25/100 漿料溫度：152； 式樣尺寸：60mm*50mm*50mm*。 2.1.2實(shí)驗方法 流動性的測定：把石膏粉倒

28、入水中,迅速攪拌 30s ,并在 15s 內(nèi)將漿料倒入圓筒中,刮 平圓筒口的表面,將圓筒迅速而平穩(wěn)地自下而上提起 1520cm 高度,讓石膏混合漿料在 玻璃底板上攤開成圓餅狀,以圓餅半徑的毫米數(shù)來表示流動性。 2.1.3實(shí)驗結(jié)果及分析討論 實(shí)驗方法：如圖 實(shí)驗步驟如下： 1）先將測試筒放在標(biāo)有刻度的玻璃平板上。 2）按照水固比稱量約300g混合料和水。 3）將混合料倒入水中，迅速攪拌30s，并在15s內(nèi) 將漿料倒入圓筒中。 4）刮平圓筒口表面，立即將圓筒迅速而平穩(wěn)地自下而上提起1520cm，讓石膏混 合料在玻璃平板上攤開成圓餅狀，然后測量漿料攤開的圓餅半徑。 實(shí)驗結(jié)果及分析討論 : (一)當(dāng)水

29、固比越小時，即水分所占的比例越小時，樣品的流動性越小。 （二） 當(dāng)樣品中添加劑的比例越大時，樣品的流動性越小。 2.2石膏型體的膠凝時間 2.2.1實(shí)驗條件 實(shí)驗使用儀器： 電子天平，試驗材料為石膏粉，普通自來水，室溫(25) ，試驗水溫為 15 ， 50mm 的塑料圓筒，標(biāo)有同心圓（刻上尺寸）的平板，秒表； 水膏比：25/75，25/100 漿料溫度：152； 式樣尺寸：60mm*50mm*50mm*。 2.2.2實(shí)驗方法 膠凝時間的測定 :初凝時間采用目測法 ,終凝時間采用手壓法。目測法是觀察 石膏型漿體的表面現(xiàn)象的變化,石膏漿體在初凝前后表面會產(chǎn)生一層水膜,當(dāng)水 膜消失 ,表面失去光澤時

30、漿體進(jìn)入終凝。手壓法是用一個手指在漿體表面上施加壓 力(5 105 pa) ,當(dāng)不出現(xiàn)手指印時為終凝。 2.2.3實(shí)驗結(jié)果及分析討論 實(shí)驗步驟如下： a)根據(jù)2.1流動性實(shí)驗中，當(dāng)石膏混合料在玻璃平板上攤開成圓餅狀時， 開始記錄時間。 b)采用目測法確定初凝時間；目測法是觀察石膏型漿體的表面現(xiàn)象的 變化,石膏漿體在初凝前后表面會產(chǎn)生一層水膜,當(dāng)水膜消失,表面失去光 澤時漿體進(jìn)入終凝。 c)采用手壓法終凝時間；手壓法是用一個手指在漿體表面上施加壓力 (5 105 pa) ,當(dāng)不出現(xiàn)手指印時為終凝。 實(shí)驗結(jié)果及分析討論 （一）隨著水固比的減小，樣品的初凝時間和終凝時間越來越少。 （二）隨著樣品中添

31、加劑比例的增大，樣品的初凝時間和終凝時間越來越大。 2.3石膏型體的微波烘干 2.3.1實(shí)驗條件 實(shí)驗使用儀器： 電子天平，試驗材料為石膏粉，普通自來水，室溫(25) ，試驗水溫為 15 ， 50mm 的塑料圓筒，標(biāo)有同心圓（刻上尺寸）的平板，微波爐； 水膏比：25/75，25/100 漿料溫度：152； 式樣尺寸：60mm*50mm*50mm*； 烘干規(guī)范：高頻微波烘干和中頻微波烘干。 2.3.2實(shí)驗方法 石膏型體制作完成后 ,在空氣中自然干燥24 h ,此時石膏型的失水率為35 %(失水率 = 石膏型體失去水量 / 石膏型體總含水量 ) ,將兩組試樣分別在高頻微 波和中頻微波條件下進(jìn)行烘干

32、。 2.3.3實(shí)驗結(jié)果及分析討論 由圖 1 可知， 微波頻率對烘干過程的影響在前十幾min 內(nèi),由于石膏型的 含水量較大 ,烘干速度很快 ,失水速度最大可達(dá)5 g/ min (見圖 1a) ,在 20min 內(nèi)失水率增加到 90 %以上(見圖 1b) ;隨著烘干時間的延長 ,石膏型的含水量逐 漸減少 ,失水速度急劇下降 ,高頻微波比中頻微波的烘干速度快,石膏型失水速度 大, 經(jīng) 75 min 高頻微波烘干的石膏型失水率達(dá)100 %,基本烘干 ,而中頻微波 烘干的石膏型 ,在 90 min 時失水率達(dá) 100 % ,滯后 15 min 烘干,由此可見微波 頻率的增加可加快石膏型的烘干速度。 2.

33、4石膏型體的微波烘干及焙燒工藝 2.4.1實(shí)驗條件 實(shí)驗使用儀器： 電子天平，試驗材料為石膏粉，普通自來水，室溫(25) ，試驗水溫為 15 ， 50mm 的塑料圓筒，標(biāo)有同心圓（刻上尺寸）的平板，微波爐； 水膏比：25/75，25/100 漿料溫度：152； 式樣尺寸：60mm*50mm*50mm*； 烘干及焙燒規(guī)范：微波烘干*10min；焙燒溫度分別為：700、750、800。先 升溫 1h 到最高溫度（分別為 700、750、800） ；保溫干燥 2h，隨爐冷卻至 100 以下出爐。 2.4.2實(shí)驗方法 微波烘干及電爐焙燒工藝的測定：根據(jù)烘干時間、不同的焙燒溫度測試失水率 速度以及石膏型

34、體抗壓強(qiáng)度的變化。 2.4.3實(shí)驗結(jié)果及分析討論 （1）同一石膏型體微波烘干不同時間對失水率的影響 以水固比 1:4為例。 每組石膏型體 分別標(biāo)號為甲、乙、丙、丁。 由圖 2 總結(jié)歸納，得出： 不同實(shí)驗條件下，石膏型體的失水率如圖 3： 實(shí)驗結(jié)果與分析討論： （一）石膏型體在空氣中，會自然干燥而脫水，從而影響試驗結(jié)果。因此石膏型體在模 具中凝結(jié)穩(wěn)定后，需及時脫模，進(jìn)行微波烘干，這樣能減少實(shí)驗結(jié)果的誤差，得出相對準(zhǔn)確 的失水率。 （二）水在石膏型體中存在的形式有兩種：自由水和結(jié)晶水。微波烘干時，自由水受熱， 從石膏型體中揮發(fā)。 根據(jù)圖 2 中的實(shí)驗數(shù)據(jù)和圖 3 的試驗總結(jié)，可以得出，微波頻率對烘

35、干過程的影響在前 10min 內(nèi),由于石膏型體的含水量較大,烘干速度很快,失水速度最大可達(dá) 5 g/ min。在 10min 內(nèi)失水率達(dá)到 70 %以上;隨著烘干時間的延長,石膏型體的含水量逐漸減少,失水速度急劇下降,此 時石膏型體中的自由水較少，水分主要以結(jié)晶水的形式存在。 （三）微波烘干達(dá)到失水率 100 % ,大約需要 115 h 。 （2）將每組三個石膏型體（水固比 1:3）為一組，作為樣品，微波烘干 10min，研究不 同溫度下箱式電阻爐焙燒工藝對失水率的影響。 實(shí)驗步驟:1）將這種實(shí)驗樣品放入箱式電阻爐中；2）設(shè)置箱式電阻爐的焙燒參數(shù)：由 室溫升溫至 300需要 1 小時，由 30

36、0升溫至 800需要 2 小時，恒溫干燥需要 2 小時； 3）隨爐冷卻至 100以下出爐；4)用電子天平測量樣品的質(zhì)量；5）同樣的操作適用于石膏 型體的 750、700焙燒工藝。 實(shí)驗結(jié)果與分析討論 根據(jù)計算可以得到：通過上述方式對石膏型體進(jìn)行焙燒，脫水率達(dá)到100%。 2.5石膏型體的抗壓強(qiáng)度 2.5.1實(shí)驗條件 實(shí)驗使用儀器： 純石膏型體和含有碳化硅的石膏型體（分別為1%、3%、5%）；水固比： 1:3， 式樣尺寸： 60mm*50mm*50mm*； 烘干及焙燒規(guī)范：微波烘干 10min；焙燒溫度分別為： 700、750、800。 先升溫 1h到最高溫度（分別為 700、750、800）；

37、保溫干燥 2h，隨爐冷卻至 100以下出爐。 2.5.2實(shí)驗方法 通過抗壓試驗機(jī)，分別測試不同種類的石膏型體的抗壓強(qiáng)度。 2.5.3實(shí)驗結(jié)果及分析討論 實(shí)驗結(jié)果及分析討論 （一） 石膏型體抗壓強(qiáng)度隨烘干時間的變化而變化，常溫下自然干燥的石膏型體 抗壓強(qiáng)度較大，而焙燒溫度越高，石膏型體的抗壓強(qiáng)度越??； （二）石膏型體的抗壓強(qiáng)度也與加入添加劑的比例含量有關(guān)，添加劑的含量越大， 抗壓強(qiáng)度越低。 3 結(jié)論 本實(shí)驗首次采用微波烘干及箱式電阻爐快速焙燒方法研究石膏型體的性能與工藝，本實(shí) 驗主要的結(jié)論有： (1) 在微波加熱烘干中,頻率提高使石膏型失水速度增大,烘干時間縮短； (2) 微波烘干達(dá)到失水率 1

38、00 % ,大約需要 115 h ,而箱式電阻爐烘干則需要近 5h 。與傳 統(tǒng)加熱完全不同,微波的烘干速度與被烘干試樣體內(nèi)的極性分子數(shù)量有關(guān),對石膏型而言,即與 其含水量變化有關(guān)。 (3) 常溫下，自然干燥的石膏型體抗壓強(qiáng)度為 14mpa，微波烘干 10min 石膏型體的抗壓 強(qiáng)度為 12mpa,而高溫焙燒過的石膏型體抗壓強(qiáng)度只有 1.12mpa。 4 參考文獻(xiàn) 1 張玉海. 硅橡膠模-發(fā)泡石膏型-低壓鑄造鋁合金工藝j .特種鑄造及有色合金,2000(3): 57. 2 孫小波, 趙國琪. 鋁合金石膏型精密鑄件凝固過程數(shù)值模擬與實(shí)驗驗證j .中國有色 金屬學(xué)報,1998 ,18(4):631-

39、636. 3 吳春苗. 青銅日晷石膏型熔模鑄造技術(shù)j .特種鑄造及有色合金,2003(5):46-47. 4 張永紅,蔣玉明,楊屹. 石膏型熔模特種鑄造工藝 j .鑄造技術(shù),2002(6):347-349. 5 崔風(fēng)樓. 混合水對石膏型的性能與質(zhì)量的影響j .特種鑄造及有色合金,2001(3):15-17. 6 葉久新,陳永泰. 石膏型熔模鑄造工藝研究j .湖南大學(xué)學(xué)報,2000(3):49-53. 7 蔣 c 雄,余滋璋. 子午線轎車輪胎模具石膏型精密鑄造技術(shù)的開發(fā)j .橡膠工業(yè), 1992(12):708-711. 8 lycnh,william m. processing dynamic

40、s of plaster j .ce2ramic engineering and science proceedings,1995(1):82-89. 9 劉長萬,關(guān)鍵. 微波烘干砂芯及涂料的研究j .鑄造,1990,39(8):11-15. 10 thostensonet,choutw. microwave processing: fundamentals and applications j .composites part a: applied science and manufacturing ,1999 ,30 :1 05521 071. 11 馮士明,錢茹. 微波加熱技術(shù)在材料工業(yè)

41、中應(yīng)用前景j . 熱固性樹脂,1999,14(4):118- 121. 12 祝圣遠(yuǎn), 王國恒.微波干燥原理及其應(yīng)用j.工業(yè)爐，2003，25（3）：42-45. 13 楊洲，段潔利.微波干燥及其發(fā)展j.糧油加工與食品機(jī)械，2000（3）：5-6. 14 何培元.鑄造材料化學(xué)m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1981. 15 高以熹，張湛，吳建仁.石膏型熔模精鑄工藝及理論m.西安：西北工業(yè)大學(xué)出 版社，1992. 16 羅啟全.鋁合金石膏型精密鑄造m.廣州：廣州科技出版社. 17 史尚釗，劉萬生，趙世璽.微波加熱技術(shù)在材料工程中的應(yīng)用與進(jìn)展j.耐火材料， 1995,29（4）：231-233. 附件

42、1： 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書（由指導(dǎo)教師填寫） 課題名稱石膏型體快速焙燒工藝的研究 教師姓名王海龍職稱副教授學(xué)位博士教研室復(fù)合實(shí)驗室 課題來源a.科研 b.生產(chǎn) c.教學(xué) d.其它 課題類別a.設(shè)計 b.論文實(shí)施地點(diǎn)復(fù)合實(shí)驗室 起止時間 2009.12-2010.6 上機(jī)時數(shù) 課 題 情 況 擬指導(dǎo)學(xué)生數(shù) 1 對學(xué)生的特殊要求 主 要 研 究 內(nèi) 容 石膏型體的流動性實(shí)驗，膠凝性實(shí)驗； 石膏型體微波烘干并高溫焙燒的工藝原理。 目 標(biāo) 和 要 求 制備出純石膏型體及含有添加劑的石膏型體； 通過微波烘干與快速焙燒研究石膏型體的快速焙燒工藝原理。 特 色 首次采用微波烘干與高溫焙燒進(jìn)行石膏型體的抗壓

43、實(shí)驗。 成果 形式 成果 價值 科 室 審 題 意 見 負(fù)責(zé)人簽字: 年 月 日 學(xué) 院 審 批 意 見主管院長簽字: 年 月 日 附件 2 鄭州大學(xué)畢業(yè)論文開題報告表 院（系）：材料科學(xué)與工程學(xué)院 類別：畢業(yè)設(shè)計論文 課題名稱石膏型體快速焙燒工藝的研究 導(dǎo)師姓名王海龍職 稱副教授 學(xué)生姓名鄭海柱學(xué) 號20060800437專業(yè)陶瓷復(fù)合 開題報告內(nèi)容：調(diào)研資料的準(zhǔn)備，課題研究的意義、國內(nèi)外研究進(jìn)展、研究的基本內(nèi)容、 擬解決的主要問題、畢業(yè)設(shè)計論文進(jìn)度安排、主要參考文獻(xiàn)與資料情況等 一、課題研究的意義 石膏型鑄造是一種現(xiàn)代的精密鑄造方法，鑄出的鑄件有質(zhì)量好、精度高、形狀復(fù)雜、 尺寸和重量范圍大、

44、研發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，主要適用于各種薄壁、復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件及微波零件 的生產(chǎn)，其產(chǎn)品在宇航、航空、軍工等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。然而現(xiàn)有的石膏型鑄粉的傳 熱能力都很低，使得焙燒時間很長，升溫速度控制平均約為 10/h。實(shí)際通常焙燒一爐 石膏型需要幾天的時間，這樣就大大降低了生產(chǎn)效率，并造成大量能源的浪費(fèi)；同時傳熱 能力低使得在澆注合金液時，合金熔液與石膏型的溫度差很大，這樣就會使石膏型產(chǎn)生裂 紋或崩塌掉塊的可能性增大，從而影響鑄件質(zhì)量，甚至導(dǎo)致澆注失敗，從而影響鑄件的成 品率，影響經(jīng)濟(jì)效益。因此研究新的烘干、焙燒工藝，縮短烘干、焙燒工藝時間，提高生 產(chǎn)效率，對石膏型鑄造生產(chǎn)是十分有意義的。 二、國內(nèi)外研究

45、進(jìn)展 目前國內(nèi)及國外在石膏型干燥過程中，普遍采用電阻爐加熱低溫烘干( 300) 和 高溫焙燒( 800) 工藝，時間較長，為2040h。這么長的干燥時間不但浪費(fèi)能源，而 且嚴(yán)重影響了石膏型模鑄造的生產(chǎn)效率。目前，國內(nèi)外一些研究學(xué)者紛紛探索快速干燥石 膏型體的方法和途徑。然而，由于石膏導(dǎo)熱率低等因素的影響，很難在傳統(tǒng)干燥工藝上提 高效率，因此，探索新的干燥工藝成了研究的熱點(diǎn)。微波干燥加熱方式從上世紀(jì)中期發(fā)明 以來，引起了廣泛學(xué)者的重視，目前，在食品加工、陶瓷燒結(jié)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 對于相應(yīng)的微波設(shè)備的研究也得到了很大的進(jìn)展，其中西德原來專業(yè)從事電爐生產(chǎn)的linn ltd.公司，90年代末介

46、入微波工業(yè)應(yīng)用設(shè)備的開發(fā)，很快推出了20kw/915mhz處理300 kg/h的微波米飯加工設(shè)備；3060kw/2450mhz系列大型陶瓷產(chǎn)品的預(yù)熱、烘干和高溫?zé)Y(jié) 設(shè)備等，標(biāo)志其巨大的產(chǎn)業(yè)化能力。西德另外一家fm-microtech. gmbh ltd.公司近年來 也推出了400kw/915mhz微波木材連續(xù)粘壓成型設(shè)備，64kw/915mhz微波熱空氣組合，連續(xù) 蜂窩梳狀或泡沫陶瓷干燥設(shè)備，以及2856x1kw系列微波傳送爐等。澳大利亞以amt 公司 為代表, 近幾年已開發(fā)出“微波溶液化學(xué)加工系統(tǒng)，100 kw/915 mhz 大捆羊毛微波加熱 處理系統(tǒng)，處理180 kg/h。6 kw/2

47、 450mhz 微波陶瓷高溫?zé)Y(jié)爐，最高溫度可達(dá)1 800 。 5 15 kw/ 2 450 mhz 微波橡膠硫化系統(tǒng)，1 kw/2 450 mhz 微波等離子體火炬焊接系 統(tǒng)等。日本和俄羅斯的微波能應(yīng)用技術(shù), 無論從基礎(chǔ)研究,應(yīng)用領(lǐng)域以至到產(chǎn)業(yè)化發(fā)展都 具有相當(dāng)規(guī)模和較高的水平。我國工業(yè)微波能設(shè)備制造廠商約有30多家，主要集中在南京、 成都、廣州、武漢等地。其產(chǎn)品已廣泛用于農(nóng)副、輕紡、化工、陶瓷、橡膠、木材及醫(yī)療 等領(lǐng)域。它們在改造傳統(tǒng)加熱、干燥、殺菌、催化等工藝過程中發(fā)揮了重大作用，在提高 產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)省能源，降低過程消耗和改善環(huán)境污染等方面都取得了明顯的經(jīng)濟(jì)和社會效 益。目前已有數(shù)十條全

48、國產(chǎn)化的微波膠條硫化生產(chǎn)線投入穩(wěn)定運(yùn)行，其性能已達(dá)到國外同 期水平。目前，就工業(yè)用微波爐已經(jīng)可以滿足現(xiàn)有市場的需要。 在石膏型體的快速干燥工藝研究上，美國最先提出采用微波干燥工藝干燥石膏型體， 其采用了三氧化二鐵等微波輔助吸收劑，幫助石膏型體的干燥，取得了滿意的干燥效果， 國外其他一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家(如日、英、俄、德等國)對此項技術(shù)的研究也取得了重大進(jìn)展， 特別是美、日、英等國運(yùn)用此項技術(shù)取得了很好的綜合經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效應(yīng)，同時也對熔 模、型芯材料、石膏、填料、添加劑等材料的制備相處理各自的性能作用以及模料、型 芯、石膏混合漿料的成分配比，性能及其影響因素進(jìn)行了廣泛和深入的研究。我國也有學(xué) 者開

49、始研究微波干燥石膏型體的工藝，沈陽理工大學(xué)的趙忠興等人曾研究了微波干燥工藝 與傳統(tǒng)干燥工藝對石膏型體的干燥影響，研究結(jié)果表明，微波烘干石膏型達(dá)到100 %失水 率，大約需要115 h，而電阻干燥箱烘干則需要近30 h。微波烘干效率提高近20 倍，但烘 干后的抗拉強(qiáng)度較低（特種鑄造及有色合金2008 年第28 卷第6 期）。中北大學(xué)的康燕 等人也曾研究了微波干燥石膏型體的工藝，她的研究發(fā)現(xiàn)，在干燥時間相同的基礎(chǔ)上，微 波爐干燥熱效率高，比較節(jié)省能源，經(jīng)濟(jì)效益要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于用干燥箱干燥。同時，微波干燥 可方便的按照預(yù)定程序進(jìn)行，容易實(shí)現(xiàn)過程自動化，所以在石膏型干燥時，微波爐干燥更 具有優(yōu)越性（鑄造設(shè)備

50、與工藝2009年第5 期）。以上研究都說明微波干燥技術(shù)在石膏型體 的干燥應(yīng)用上是可行的，但是目前，還沒有成熟的工業(yè)化應(yīng)用的微波干燥設(shè)備和干燥曲線， 因此，設(shè)計合適的微波干燥設(shè)備和切實(shí)可用的微波干燥工藝是本項目主要的攻關(guān)目標(biāo)。 三、研究的基本內(nèi)容 在不同條件（溫度，氣氛，添加劑等）下，測驗石膏的失水率、膠凝時間、抗壓強(qiáng)度 等。 四、擬解決的主要問題 一、保證工具操作的正確性； 二、保證實(shí)驗操作（如操作方式、操作流程等）的正確性； 三、保證實(shí)驗數(shù)據(jù)計算的正確性。 五、畢業(yè)設(shè)計論文進(jìn)度安排 2008.12.2020092.11 查閱相關(guān)的文獻(xiàn)，制定實(shí)驗方案并寫文獻(xiàn)綜述及翻譯一篇英文 文章； 2009

51、.2.12 2009.2.19 購買實(shí)驗原料準(zhǔn)備實(shí)驗； 2009.2.20 2009.3.13 進(jìn)行初步實(shí)驗； 2009.3.14 2009.3.24 對第一輪實(shí)驗進(jìn)行研究分析，制定下一步實(shí)驗計劃； 2009.3.25 2009.4.20 繼續(xù)實(shí)驗并開始寫畢業(yè)論文初稿； 2009.4.21 2009.5.23 準(zhǔn)備畢業(yè)答辯，并完善畢業(yè)論文。 五、參考文獻(xiàn) 1 張玉海. 硅橡膠模-發(fā)泡石膏型-低壓鑄造鋁合金工藝j .特種鑄造及有色合金, 2000(3):57. 2 孫小波, 趙國琪. 鋁合金石膏型精密鑄件凝固過程數(shù)值模擬與實(shí)驗驗證j .中國有 色金屬學(xué)報,1998 ,18(4):631-636.

52、 3 吳春苗. 青銅日晷石膏型熔模鑄造技術(shù)j .特種鑄造及有色合金,2003(5):46-47. 4 張永紅,蔣玉明,楊屹. 石膏型熔模特種鑄造工藝 j .鑄造技術(shù),2002(6):347-349. 5 崔風(fēng)樓. 混合水對石膏型的性能與質(zhì)量的影響j .特種鑄造及有色合金,2001(3):15- 17. 6 葉久新,陳永泰. 石膏型熔模鑄造工藝研究j .湖南大學(xué)學(xué)報,2000(3):49-53. 7 蔣 c 雄,余滋璋. 子午線轎車輪胎模具石膏型精密鑄造技術(shù)的開發(fā)j .橡膠工業(yè), 1992(12):708-711. 指導(dǎo)教師：王海龍 學(xué) 生：鄭海柱 年 月 日 附件 3： 畢業(yè)設(shè)計（論文）計劃進(jìn)

53、程表畢業(yè)設(shè)計（論文）計劃進(jìn)程表（ 由學(xué)生填寫 ） 學(xué)生姓名鄭海柱學(xué)號20060800437教師姓名王海龍職稱副教授 題 目石膏型體快速焙燒工藝的研究 周 次工 作 內(nèi) 容 第 16 周 第 710 周 第 1014 周 第 1421 周 第 2123 周 第 24 周 查閱國內(nèi)外相關(guān)的文獻(xiàn)，翻譯一篇英文文章 制定實(shí)驗方案并寫文獻(xiàn)綜購買實(shí)驗原料準(zhǔn)備實(shí)驗； 進(jìn)行初步實(shí)驗；對第一輪實(shí)驗進(jìn)行研究分析，結(jié)合文獻(xiàn)的資料制定下一步 實(shí)驗計劃； 開展實(shí)驗，并做抗壓實(shí)驗，整理實(shí)驗數(shù)據(jù)； 匯總所有實(shí)驗數(shù)據(jù)，寫畢業(yè)論文初稿 準(zhǔn)備畢業(yè)答辯，并完善畢業(yè)論文 附件 4： 鄭州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計中期檢查表 院（系）：材料科學(xué)與工

54、程學(xué)院 題 目石膏型體快速焙燒工藝的研究 導(dǎo)師姓名王海龍職稱副教授 學(xué)生姓名鄭海柱學(xué)號20060800437專業(yè)陶瓷復(fù)合 一、階段性成果 實(shí)驗儀器和實(shí)驗原材料都已準(zhǔn)備完全，保證實(shí)驗的順利進(jìn)行。已掌握微波爐、箱 式電阻爐等一系列實(shí)驗要用儀器的使用方法。 在第一輪實(shí)驗中進(jìn)行了石膏型體流動性及膠凝性的實(shí)驗，以及石膏微波干燥及高 溫焙燒的實(shí)驗，獲得了石膏型體快速焙燒工藝的相關(guān)參數(shù)。 二、存在問題及解決辦法 石膏型體抗壓實(shí)驗北校區(qū)沒有抗壓試驗機(jī)，解決方法：聯(lián)系南校區(qū)抗壓實(shí)驗室進(jìn) 行測試。 箱式微波爐不會使用，解決方法：自學(xué)儀器說明書請教老師和師兄師姐，掌握分 析使用的方法。 實(shí)驗進(jìn)展流程不清楚，無法宏觀

55、安排實(shí)驗內(nèi)容。解決方法：結(jié)合文獻(xiàn)資料及老師 的指導(dǎo)，實(shí)驗流程為：流動性實(shí)驗?zāi)z凝實(shí)驗烘干實(shí)驗烘干并快速焙燒實(shí)驗 抗壓實(shí)驗。 指導(dǎo)教師：王海龍 副教授 學(xué) 生：鄭海柱 年 月 日 附件 5： 畢業(yè)設(shè)計（論文）成績評定表畢業(yè)設(shè)計（論文）成績評定表 學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院 班級：陶瓷復(fù)合 姓 名鄭海柱 學(xué)號20060800437總成績 題目石膏型體快速焙燒工藝的研究 指導(dǎo)教師評語 評定成績： 簽名： 年 月 日 評 閱 人 評 語 評定成績： 簽名： 年 月 日 答辯組成員簽名 答 辯 小 組 評 語 答辯成績： 組長簽名： 年 月 日 注：設(shè)計（論文）總成績=指導(dǎo)教師評定成績（30%）評閱人評定成

56、績（30%）答辯成績（40%） 外文翻譯 鑲牙用石膏的冷冰干燥與電子顯微掃描鑲牙用石膏的冷冰干燥與電子顯微掃描 印第安納大學(xué)，牙科學(xué)院，牙科材料系，美國印第安納博西北大學(xué)，生物 材料系，芝加哥里諾斯州立大學(xué) 摘要摘要 目的：最終和最初形式的活性石膏產(chǎn)品已經(jīng)被顯微照相，然而，這個課題 的最終目的是為了記錄在整個反應(yīng)不同階段鑲牙的牙科人造石顯微形態(tài)。 方法：兩個牙用產(chǎn)品，一個常規(guī)的實(shí)質(zhì)代型，快凝石被研究，在真空中機(jī) 械的混合這些石頭，從 1 分鐘到 24 小時，在選定的時間內(nèi)，浸在晶態(tài)氮中硫酸 鈣的轉(zhuǎn)化從半水化合物到二水化合物被暫停。通過冷凍干燥樣品，水分立馬被 去除，阻止了進(jìn)一步反應(yīng)，是為了樣品

57、能夠回到室溫進(jìn)行電子顯微掃描測試。 結(jié)果實(shí)質(zhì)代型在 20 分鐘時，結(jié)晶體完成，20 分鐘時快凝石完成。在這段時期 轉(zhuǎn)變包括晶粒形成小的針狀結(jié)晶體的成長和取向大的棱鏡大的結(jié)晶體。最后一 個階段是，冰水化合物尺寸和數(shù)量上的增長，冰水化合物的不斷增大。 意義：兩步反應(yīng)過程在整個牙科人造石的結(jié)晶過程中，冷凍干燥樣品時觀 察和記錄中間過程成為可能。這些觀察數(shù)據(jù)，有助于理解晶體成長的結(jié)構(gòu)力學(xué)。 這些步驟可用于研究其他水基牙科材料。 介紹介紹 石膏產(chǎn)品被用于牙醫(yī)進(jìn)行牙頜供展示，固定的模型磨具和成型的樹脂可移 動假體。并且，石膏產(chǎn)品能用來加入牙科鑄造，和作為耐火材料的粘合劑。具 體反應(yīng)如下： aso4 1/2

58、h2o + 3/2h2o =aso4 2h2o + 3900cal 馬勒和阿斯加扎的哈（1953 年）歸因于鑲嵌過程的收縮和隨后的體積膨脹 之間的差異 。勞恩夏格和科賓 發(fā)現(xiàn)了在微孔和膨脹數(shù)之間的指數(shù)關(guān)系。他們 證明出當(dāng)水和粉狀物的比例從 0.6 下降到 0.25 時，體積膨脹從 0.0357 到 0.0965 每立方厘米。他們猜測結(jié)晶的碰撞更易發(fā)生在水粉狀物的比例較低的情 況下。 硫酸鈣半水化合物脫水的轉(zhuǎn)化已經(jīng)以好多的方式描述，反應(yīng)熱，晶體結(jié)構(gòu) 和反應(yīng)率，最初的半水化合物和最終的反應(yīng)物都被顯微照相。 這個課題的最終是為了檢測硫酸鈣從半水狀態(tài)到脫水狀態(tài)轉(zhuǎn)化的中間過程， 一種冷凍干燥技術(shù)被用來暫停反應(yīng)去除水分為了部分的結(jié)晶亞克人造石從而便 于觀察和記錄數(shù)據(jù)。 材料與方法材料與方法 兩種牙齒石膏被檢測為是一種常規(guī)的石制代型 和一種快速成型牙齒石膏被 用來比較，任何一個這樣的樣品都按下列方式制作，100 克樣品放入 24 毫升自 來水中，確保硫酸鈣辦稅化合物完全浸濕，牙齒石膏和水能