CN105399402B - 一种特种陶瓷材料的智能制备系统及方法 - Google Patents
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- C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
- C04B2235/3852—Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
- C04B2235/386—Boron nitrides
Abstract
本发明公开了一种特种陶瓷材料的智能制备系统及方法，它包括：球磨模块、PH值检测模块、感应模块、搅拌模块、传送模块、阀门控制模块、加热模块、PLC和水洗模块；感应模块感应加入原料的压力值T,PH值检测模块检测水洗装置中的PH值；PLC根据感应值、PH值及接收的数字信号，控制球磨模块、搅拌模块、传送模块、阀门控制模块、加热模块和水洗模块执行相关操作。本发明通过对各项参数的精确控制，实现对物料的粉碎、搅拌和研磨等；结合了手动控制和自动控制，方便了操作，节约了能源，降低了成本，方便维修保护；实时性高，稳定性好，可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及控制领域，尤其是一种特种陶瓷材料的智能制备系统及方法。
背景技术
目前陶瓷材料发展迅速，并且在各个领域应用广泛，如金属材料，绝缘体，管道等等，但是现有的陶瓷存在以下问题：如脆性太大，强度小，耐热能力小等等，并且加工方法成本大，产品效益低，因此需要研究耐磨性好，硬度高，韧性好，耐震动，耐热，耐腐蚀等性能优异的陶瓷材料。
在陶瓷材料的制备过程中，自动化程度不高，许多中间环节需要依赖人工操作，实时性能不高。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种特种陶瓷材料的智能制备系统及方法，通过对各项参数的精确控制，实现对物料的粉碎、搅拌和研磨等；结合了手动控制和自动控制，方便了操作，节约了能源，降低了成本，方便维修保护；实时性高，稳定性好，可靠性高。
本发明采用的技术方案如下：
一种特种陶瓷材料的智能制备系统，它包括：球磨模块、PH值检测模块、感应模块、搅拌模块、传送模块、阀门控制模块、加热模块、PLC和水洗模块；
感应模块包括设于球磨机、加热装置和搅拌装置中的压力传感器，用于感应加入原料的压力值T,当第一次感应到球磨机中加入原料的压力值T>100N时，向PLC传递数字信号001；当第二次感应到球磨机中加入原料的压力值T>150N时，向PLC传递数字信号002；当第一次感应到加热装置中加入原料的压力值T>100N时，向PLC传递数字信号003；当第三次感应到球磨机中加入原料的压力值T>150N时，向PLC传递数字信号004；当感应到搅拌装置中加入原料的压力值T>100N时，向PLC传递数字信号005；当第二次感应到加热装置中加入原料的压力值T>150N时，向PLC传递数字信号006；当第四次感应到球磨机中加入原料的压力值T>200N时，向PLC传递数字信号007；当第三次感应到加热装置中加入原料的压力值T>150N时，向PLC传递数字信号008；
PH值检测模块包括设于水洗装置中的PH值检测仪，用于检测水洗装置中的PH值，当PH值=7时，向PLC传递数字信号101；
PLC分别与球磨模块、PH值检测模块、感应模块、搅拌模块、传送模块、阀门控制模块、加热模块和水洗模块相连接；用于接收数字信号001，向球磨模块传递执行信号201；接收数字信号301，向阀门控制模块传递执行信号401，并向传送模块传递执行信号501；接收数字信号002，向球磨模块传递执行信号202；接收数字信号302，向阀门控制模块传递执行信号402，并向传送模块传递执行信号502；接收数字信号101，向水洗模块传递执行信号701，并向阀门控制模块传递执行信号403；接收数字信号003，向加热模块传递执行信号801；接收数字信号004，向球磨模块传递执行信号203；接收数字信号303，向阀门控制模块传递执行信号404，并向传送模块传递执行信号503；接收数字信号005向搅拌模块传递执行信号901；接收数字信号006，向加热模块传递执行信号802；接收数字信号304，向阀门控制模块传递执行信号405，并向传送模块传递执行信号504；接收数字信号007，向球磨模块传递执行信号204；接收数字信号305，向阀门控制模块传递执行信号406；接收数字信号008，向加热模块传递执行信号803；
球磨模块包括球磨机，所述球磨机上设有触发按钮一；用于接收执行信号201，启动球磨机，研磨15h，完成后关闭球磨机，并向PLC传递数字信号301；接收执行信号202，启动球磨机，研磨18-20h（优选为19h），完成后关闭球磨机；当所述触发按钮一第一次被触发后，启动球磨机，研磨2-3h（优先为2.5h），完成后关闭球磨机，并向PLC传递数字信号302；接收执行信号203，启动球磨机，研磨4-6h（优先为5h），完成后关闭球磨机，并向PLC传递数字信号303；当所述触发按钮一第二次被触发后，启动球磨机，研磨1-3h（优先为2h），完成后关闭球磨机，并向PLC传递数字信号304；接收执行信号204，启动球磨机，研磨16-18h（优先为17h），完成后关闭球磨机，并向PLC传递数字信号305；
阀门控制模块包括设于球磨机底端的电磁阀一和设于水洗装置底端的电磁阀二，用于接收执行信号401、执行信号402、执行信号404、执行信号405或执行信号406，开启电磁阀一15min后关闭；接收执行信号403，开启电磁阀二15min后关闭；
传送模块包括设于球磨机与过筛装置间的传送装置一和球磨机与水洗装置间的传送装置二，用于接收执行信号501、执行信号503或执行信号504，启动传送装置一，将物料送至过筛装置；接收执行信号502，启动传送装置二，将物料送至水洗装置；
水洗模块包括水洗装置，所述水洗装置上设有触发按钮二，当所述触发按钮二被触发后，启动水洗装置；接收执行信号701，关闭水洗装置；
加热模块包括加热装置及设于加热装置的加热器，用于接收执行信号801或执行信号802，启动加热装置，加热至980-990℃；接收执行信号803，启动加热装置，加热至800-900℃后保温2h,再次启动加热装置，加热至1200-1350℃；
搅拌模块包括搅拌装置，用于接收执行信号901，启动搅拌装置，搅拌1h后关闭搅拌装置；
由于采用上述方案，所述感应模块精确地感应和装置内放入物料压力值，避免了手动触发，加大了自动化程度；
球磨装置以一定速度将物料研磨至预定大小，使整个过程都可以用一级原料作为原料，减少了费用；方便了整个过程的操作；根据研磨、加热或搅拌程度事先设定好相应的时间，减少了工作人员手动操作的麻烦，加大了自动化程度；阀门控制模块的设定，总的控制了各个电磁阀的启动与关闭，传送装置的设立，避免了工作人员挪动物料的麻烦；
进一步地，所述水洗装置与过滤装置间设有连接导管一，所述电磁阀二设于连接导管一上。
由于采用上述方案，所述水洗装置与过滤装置通过连接导管，只要电磁阀二打开，便能使水洗装置中的物料流入过滤装置，减少中间过程的人工操作，加大了自动化程度，稳定性好。
进一步地，所述电磁阀一和电磁阀二皆可手动开闭。
由于采用上述方案，所述阀门控制模块中的电磁阀，除了在控制系统中自动开闭外，还可根据使用者需要手动开闭，实用性高，结合了自动控制和手动控制，方便了操作；
进一步地，所述过筛装置设有平置的230目筛、120目筛和80目筛。
由于采用上述方案，将不同物料置于所需筛子，避免了频繁换筛的麻烦，加大了自动化程度；
进一步地，所述一种特种陶瓷材料由下列重量份的原料制成：红色粘土40-50份，钠长石1-3份，纳米级三氧化二铝5-7份，氧化镍1-3份，氧化锌1-3份，五氧化二铌5-7份，氮化硼5-7份，硅灰石5-7份，锆酸钠3-4份，助剂5-7份。
由于采用上述方案，红色粘土具有很好的韧性，常温遇水可塑，微干可雕，半干可压、全干可磨，红色粘土烧至900℃可成陶器能装水，烧至1230℃则瓷化，可完全不吸水且耐高温耐腐蚀，加入到陶瓷中，还能增加陶瓷的强度，提高耐摩擦的性能，并且增加其使用寿命；钠长石在陶瓷中作为一种溶剂原料，主要起瓷化作用，即利用钠的高温易熔性，降低坯件烧成温度，前同事起到稳定坯件的作用；纳米三氧化二铝能提高陶瓷的各项性能，能使陶瓷的晶粒、晶界以及它们之间的结合都处在纳米水平，使陶瓷的细化晶界数量大幅度增加，进一步使陶瓷的强度、韧性和超塑性大为提高，能降低陶瓷烧结温度；氧化锌作为一种重要的陶瓷化工熔剂原料，具有较强的助熔作用，能够降低陶瓷的膨胀系数，提高其热稳定性，可以使陶瓷的机械和电性能得到改善；五氧化二铌在陶瓷中作为一种改性添加剂；氮化硼能提高陶瓷的耐热冲击性，在急冷急热情况下，降低陶瓷破裂的可能性，提高陶瓷的热稳定性，由于氮化硼具有类似于石墨的层状晶体结构，也就具有了石墨相似的物理化学性能，使陶瓷在电绝缘、热膨胀系数以及和大多数金属不浸润等方面具备良好的性能；氧化镍能够提高陶瓷的耐腐蚀性能。
一种特种陶瓷材料的智能制备系统的智能制备方法，它包括以下步骤：
步骤1：安装各装置，打开一种特种陶瓷材料的智能制备系统的电源；
步骤2：将红色粘土、钠长石、硅灰石、纳米级三氧化二铝和五氧化二铌按比例混合后，投入球磨机中，感应模块第一次感应到球磨机中加入原料的压力值T>100N时，向PLC传递数字信号001；PLC接收数字信号001，向球磨模块传递执行信号201；球磨模块接收执行信号201，启动球磨机，研磨15h，完成后关闭球磨机，并向PLC传递数字信号301；PLC接收数字信号301，向阀门控制模块传递执行信号401，并向传送模块传递执行信号501；
步骤3：阀门控制模块接收执行信号401，开启电磁阀一15min后关闭；传送模块接收执行信号501，启动传送装置一，将步骤1所述的物料送至过筛装置过230目筛；
步骤4：将特种陶瓷材料和特种助剂和氮化硼按比例投入球磨机中，当感应模块第二次感应到球磨机中加入原料的压力值T>150N时，向PLC传递数字信号002；PLC接收数字信号002，向球磨模块传递执行信号202；球磨模块接收执行信号202，启动球磨机，研磨18-20h（优选为19h），完成后关闭球磨机；
步骤5：向步骤4中的球磨机加入比例份量的氢氧化钾；触发其触发按钮一，当所述触发按钮一第一次被触发后，启动球磨机，研磨2-3h（优先为2.5h），完成后关闭球磨机，并向PLC传递数字信号302；PLC接收数字信号302，向阀门控制模块传递执行信号402，并向传送模块传递执行信号502；阀门控制模块接收执行信号402，开启电磁阀一15min后关闭；传送模块接收执行信号502，启动传送装置二，将物料送至水洗装置；
步骤6：触发水洗装置上的触发按钮二，当所述触发按钮二被触发后，启动水洗装置；此时，PH值检测模块检测水洗装置中的PH值，当PH值=7时，向PLC传递数字信号101；PLC接收数字信号101，向水洗模块传递执行信号701，并向阀门控制模块传递执行信号403；水洗模块接收执行信号701，关闭水洗装置；阀门控制模块接收执行信号403，开启电磁阀二15min后关闭；
步骤7：步骤6所述的物料通过连接导管进入过滤装置，物料经过滤取其粉末投入至加热装置中，向加热装置通入预定剂量的氦气，当感应模块第一次感应到加热装置中加入原料的压力值T>100N时，向PLC传递数字信号003；PLC接收数字信号003，向加热模块传递执行信号801；加热模块接收执行信号801，启动加热装置，加热至980-990℃；并煅烧4-6h，将其空冷至室温；
步骤8：将步骤7的物料送至球磨机中，当第三次感应到球磨机中加入原料的压力值T>150N时，向PLC传递数字信号004；PLC接收数字信号004，向球磨模块传递执行信号203；球磨模块接收执行信号203，启动球磨机，研磨4-6h（优先为5h），完成后关闭球磨机，并向PLC传递数字信号303；PLC接收数字信号303，向阀门控制模块传递执行信号404，并向传送模块传递执行信号503；阀门控制模块接收执行信号404，开启电磁阀一15min后关闭；传送模块执行信号503，启动传送装置一，将物料送至过筛装置过120 目筛，得粉末颗粒A；
步骤9：将锆酸钠、氧化镍、氧化锌和粉末颗粒A按比例混合，并投入至搅拌装置中，当感应模块感应到搅拌装置中加入原料的压力值T>100N时，向PLC传递数字信号005；PLC接收数字信号005向搅拌模块传递执行信号901；搅拌模块接收执行信号901，启动搅拌装置，搅拌1h后关闭搅拌装置；
步骤10：将步骤9得到的物料置于加热装置中，当感应模块第二次感应到加热装置中加入原料的压力值T>150N时，向PLC传递数字信号006；PLC接收数字信号006，向加热模块传递执行信号802；加热模块接收执行信号802，启动加热装置，加热至980-990℃，并煅烧1-3 h；
步骤11：将步骤10得到的物料置于球磨装置中，当所述触发按钮一第二次被触发后，启动球磨机，研磨1-3h（优先为2h），完成后关闭球磨机，并向PLC传递数字信号304；PLC接收数字信号304，向阀门控制模块传递执行信号405，并向传送模块传递执行信号504；阀门控制模块接收执行信号405，开启电磁阀一15min后关闭；传送模块接收执行信号504，启动传送装置一，将物料送至过筛装置过80目筛，得到粉末颗粒B；
步骤12：将粉末颗粒B与去离子水按4：3 的比例混合，并将其混合物置于球磨机中，当感应模块第四次感应到球磨机中加入原料的压力值T>200N时，向PLC传递数字信号007；PLC接收数字信号007，向球磨模块传递执行信号204；球磨模块接收执行信号204，启动球磨机，研磨16-18h（优先为17h），完成后关闭球磨机，对其造型，并向PLC传递数字信号305；PLC接收数字信号305，向阀门控制模块传递执行信号406；阀门控制模块接收执行信号406，开启电磁阀一15min后关闭；
步骤13：将步骤12得到的物料置于加热装置中，当感应模块第三次感应到加热装置中加入原料的压力值T>150N时，向PLC传递数字信号008；PLC接收数字信号008，向加热模块传递执行信号803；加热模块接收执行信号803，启动加热装置，加热至800-900℃后保温2h,再次启动加热装置，加热至1200-1350℃；并煅烧4-5h，保温1-2h，最后将其空冷至室温。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明通过对各项参数的精确控制，实现对物料的粉碎、搅拌和研磨等；
2、本发明结合了手动控制和自动控制，方便了操作；
3、本发明节约了能源，降低了成本，方便维修保护；
4、本发明的实时性高，稳定性好，可靠性高。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是一种特种陶瓷材料的智能制备系统的内部控制图
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1 所示，一种特种陶瓷材料的智能制备系统，它包括：球磨模块、PH值检测模块、感应模块、搅拌模块、传送模块、阀门控制模块、加热模块、PLC和水洗模块；
感应模块包括设于球磨机、加热装置和搅拌装置中的压力传感器，用于感应加入原料的压力值T,当第一次感应到球磨机中加入原料的压力值T>100N时，向PLC传递数字信号001；当第二次感应到球磨机中加入原料的压力值T>150N时，向PLC传递数字信号002；当第一次感应到加热装置中加入原料的压力值T>100N时，向PLC传递数字信号003；当第三次感应到球磨机中加入原料的压力值T>150N时，向PLC传递数字信号004；当感应到搅拌装置中加入原料的压力值T>100N时，向PLC传递数字信号005；当第二次感应到加热装置中加入原料的压力值T>150N时，向PLC传递数字信号006；当第四次感应到球磨机中加入原料的压力值T>200N时，向PLC传递数字信号007；当第三次感应到加热装置中加入原料的压力值T>150N时，向PLC传递数字信号008；
PH值检测模块包括设于水洗装置中的PH值检测仪，用于检测水洗装置中的PH值，当PH值=7时，向PLC传递数字信号101；
PLC分别与球磨模块、PH值检测模块、感应模块、搅拌模块、传送模块、阀门控制模块、加热模块和水洗模块相连接；用于接收数字信号001，向球磨模块传递执行信号201；接收数字信号301，向阀门控制模块传递执行信号401，并向传送模块传递执行信号501；接收数字信号002，向球磨模块传递执行信号202；接收数字信号302，向阀门控制模块传递执行信号402，并向传送模块传递执行信号502；接收数字信号101，向水洗模块传递执行信号701，并向阀门控制模块传递执行信号403；接收数字信号003，向加热模块传递执行信号801；接收数字信号004，向球磨模块传递执行信号203；接收数字信号303，向阀门控制模块传递执行信号404，并向传送模块传递执行信号503；接收数字信号005向搅拌模块传递执行信号901；接收数字信号006，向加热模块传递执行信号802；接收数字信号304，向阀门控制模块传递执行信号405，并向传送模块传递执行信号504；接收数字信号007，向球磨模块传递执行信号204；接收数字信号305，向阀门控制模块传递执行信号406；接收数字信号008，向加热模块传递执行信号803；
球磨模块包括球磨机，所述球磨机上设有触发按钮一；用于接收执行信号201，启动球磨机，研磨15h，完成后关闭球磨机，并向PLC传递数字信号301；接收执行信号202，启动球磨机，研磨18-20h（优选为19h），完成后关闭球磨机；当所述触发按钮一第一次被触发后，启动球磨机，研磨2-3h（优先为2.5h），完成后关闭球磨机，并向PLC传递数字信号302；接收执行信号203，启动球磨机，研磨4-6h（优先为5h），完成后关闭球磨机，并向PLC传递数字信号303；当所述触发按钮一第二次被触发后，启动球磨机，研磨1-3h（优先为2h），完成后关闭球磨机，并向PLC传递数字信号304；接收执行信号204，启动球磨机，研磨16-18h（优先为17h），完成后关闭球磨机，并向PLC传递数字信号305；
阀门控制模块包括设于球磨机底端的电磁阀一和设于水洗装置底端的电磁阀二，用于接收执行信号401、执行信号402、执行信号404、执行信号405或执行信号406，开启电磁阀一15min后关闭；接收执行信号403，开启电磁阀二15min后关闭；
传送模块包括设于球磨机与过筛装置间的传送装置一和球磨机与水洗装置间的传送装置二，用于接收执行信号501、执行信号503或执行信号504，启动传送装置一，将物料送至过筛装置；接收执行信号502，启动传送装置二，将物料送至水洗装置；
水洗模块包括水洗装置，所述水洗装置上设有触发按钮二，当所述触发按钮二被触发后，启动水洗装置；接收执行信号701，关闭水洗装置；
加热模块包括加热装置及设于加热装置的加热器，用于接收执行信号801或执行信号802，启动加热装置，加热至980-990℃；接收执行信号803，启动加热装置，加热至800-900℃后保温2h,再次启动加热装置，加热至1200-1350℃；
搅拌模块包括搅拌装置，用于接收执行信号901，启动搅拌装置，搅拌1h后关闭搅拌装置；
所述水洗装置与过滤装置间设有连接导管一，所述电磁阀二设于连接导管一上。
所述电磁阀一和电磁阀二皆可手动开闭。
所述过筛装置设有平置的230目筛、120目筛和80目筛。
所述一种特种陶瓷材料由下列重量份的原料制成：红色粘土40-50份，钠长石1-3份，纳米级三氧化二铝5-7份，氧化镍1-3份，氧化锌1-3份，五氧化二铌5-7份，氮化硼5-7份，硅灰石5-7份，锆酸钠3-4份，助剂5-7份。
一种特种陶瓷材料的智能制备系统的智能制备方法，它包括以下步骤：
步骤1：安装各装置，打开一种特种陶瓷材料的智能制备系统的电源；
步骤2：将红色粘土、钠长石、硅灰石、纳米级三氧化二铝和五氧化二铌按比例混合后，投入球磨机中，感应模块第一次感应到球磨机中加入原料的压力值T>100N时，向PLC传递数字信号001；PLC接收数字信号001，向球磨模块传递执行信号201；球磨模块接收执行信号201，启动球磨机，研磨15h，完成后关闭球磨机，并向PLC传递数字信号301；PLC接收数字信号301，向阀门控制模块传递执行信号401，并向传送模块传递执行信号501；
步骤3：阀门控制模块接收执行信号401，开启电磁阀一15min后关闭；传送模块接收执行信号501，启动传送装置一，将步骤1所述的物料送至过筛装置过230目筛；
步骤4：将特种陶瓷材料和特种助剂和氮化硼按比例投入球磨机中，当感应模块第二次感应到球磨机中加入原料的压力值T>150N时，向PLC传递数字信号002；PLC接收数字信号002，向球磨模块传递执行信号202；球磨模块接收执行信号202，启动球磨机，研磨18-20h（优选为19h），完成后关闭球磨机；
步骤5：向步骤4中的球磨机加入比例份量的氢氧化钾；触发其触发按钮一，当所述触发按钮一第一次被触发后，启动球磨机，研磨2-3h（优先为2.5h），完成后关闭球磨机，并向PLC传递数字信号302；PLC接收数字信号302，向阀门控制模块传递执行信号402，并向传送模块传递执行信号502；阀门控制模块接收执行信号402，开启电磁阀一15min后关闭；传送模块接收执行信号502，启动传送装置二，将物料送至水洗装置；
步骤6：触发水洗装置上的触发按钮二，当所述触发按钮二被触发后，启动水洗装置；此时，PH值检测模块检测水洗装置中的PH值，当PH值=7时，向PLC传递数字信号101；PLC接收数字信号101，向水洗模块传递执行信号701，并向阀门控制模块传递执行信号403；水洗模块接收执行信号701，关闭水洗装置；阀门控制模块接收执行信号403，开启电磁阀二15min后关闭；
步骤7：步骤6所述的物料通过连接导管进入过滤装置，物料经过滤取其粉末投入至加热装置中，向加热装置通入预定剂量的氦气，当感应模块第一次感应到加热装置中加入原料的压力值T>100N时，向PLC传递数字信号003；PLC接收数字信号003，向加热模块传递执行信号801；加热模块接收执行信号801，启动加热装置，加热至980-990℃；并煅烧4-6h，将其空冷至室温；
步骤8：将步骤7的物料送至球磨机中，当第三次感应到球磨机中加入原料的压力值T>150N时，向PLC传递数字信号004；PLC接收数字信号004，向球磨模块传递执行信号203；球磨模块接收执行信号203，启动球磨机，研磨4-6h（优先为5h），完成后关闭球磨机，并向PLC传递数字信号303；PLC接收数字信号303，向阀门控制模块传递执行信号404，并向传送模块传递执行信号503；阀门控制模块接收执行信号404，开启电磁阀一15min后关闭；传送模块执行信号503，启动传送装置一，将物料送至过筛装置过120 目筛，得粉末颗粒A；
步骤9：将锆酸钠、氧化镍、氧化锌和粉末颗粒A按比例混合，并投入至搅拌装置中，当感应模块感应到搅拌装置中加入原料的压力值T>100N时，向PLC传递数字信号005；PLC接收数字信号005向搅拌模块传递执行信号901；搅拌模块接收执行信号901，启动搅拌装置，搅拌1h后关闭搅拌装置；
步骤10：将步骤9得到的物料置于加热装置中，当感应模块第二次感应到加热装置中加入原料的压力值T>150N时，向PLC传递数字信号006；PLC接收数字信号006，向加热模块传递执行信号802；加热模块接收执行信号802，启动加热装置，加热至980-990℃，并煅烧1-3 h；
步骤11：将步骤10得到的物料置于球磨装置中，当所述触发按钮一第二次被触发后，启动球磨机，研磨1-3h（优先为2h），完成后关闭球磨机，并向PLC传递数字信号304；PLC接收数字信号304，向阀门控制模块传递执行信号405，并向传送模块传递执行信号504；阀门控制模块接收执行信号405，开启电磁阀一15min后关闭；传送模块接收执行信号504，启动传送装置一，将物料送至过筛装置过80目筛，得到粉末颗粒B；
步骤12：将粉末颗粒B与去离子水按4：3 的比例混合，并将其混合物置于球磨机中，当感应模块第四次感应到球磨机中加入原料的压力值T>200N时，向PLC传递数字信号007；PLC接收数字信号007，向球磨模块传递执行信号204；球磨模块接收执行信号204，启动球磨机，研磨16-18h（优先为17h），完成后关闭球磨机，对其造型，并向PLC传递数字信号305；PLC接收数字信号305，向阀门控制模块传递执行信号406；阀门控制模块接收执行信号406，开启电磁阀一15min后关闭；
步骤13：将步骤12得到的物料置于加热装置中，当感应模块第三次感应到加热装置中加入原料的压力值T>150N时，向PLC传递数字信号008；PLC接收数字信号008，向加热模块传递执行信号803；加热模块接收执行信号803，启动加热装置，加热至800-900℃后保温2h,再次启动加热装置，加热至1200-1350℃；并煅烧4-5h，保温1-2h，最后将其空冷至室温。
本发明中的一种特种陶瓷材料为：
一种特种陶瓷材料，所述特种陶瓷材料由下列重量份的原料制成：红色粘土40-50份，钠长石1-3份，纳米级三氧化二铝5-7份，氧化镍1-3份，氧化锌1-3份，五氧化二铌5-7份，氮化硼5-7份，硅灰石5-7份，锆酸钠3-4份，助剂5-7份。
所述特种助剂由下列重量份的原料制成：纳米氮化硅0.8-1.2份、纳米硼纤维0.6-0.9份、硅烷偶联剂kh-550 0.6-0.8份、聚乙二醇0.3-0.4、去离子水20-25份，高岭石12-17份，二氧化钛5-7份。
所述助剂的制备方法为：将高岭石粉碎，过40目筛，得到高岭石粉末，将聚乙二醇加入去离子水中，搅拌均匀，将过筛后的高岭石粉末加入其中，搅拌20min，加入硅烷偶联剂kh-550，搅拌20min，得到液体A，将二氧化钛粉碎，过40目筛，然后和纳米碳化硅、纳米硼纤维一起加入到液体A中，搅拌20min，过滤干燥，粉碎后过120目筛，在氦气氛围下，加热至820-830℃下煅烧3h后，空冷至室温，然后粉碎，过50目筛，得到助剂。
所述特种陶瓷材料由下列重量份的原料制成：红色粘土45份，钠长石2份，纳米级三氧化二铝6份，氧化镍2份，氧化锌2份，五氧化二铌6份，氮化硼6份，硅灰石6份，锆酸钠3.2份，助剂6.5份；
所述助剂的组分按重量份数计为：纳米氮化硅0.9份、纳米硼纤维0.7份、硅烷偶联剂kh-550 0.65份、聚乙二醇0.36份、去离子水23份，高岭石14份，二氧化钛6份；
所述助剂的制备方法为：将高岭石粉碎，过40目筛，得到高岭石粉末，将聚乙二醇加入去离子水中，搅拌均匀，将过筛后的高岭石粉末加入其中，搅拌20min，加入硅烷偶联剂kh-550，搅拌20min，得到液体A，将二氧化钛粉碎，过40目筛，然后和纳米碳化硅、纳米硼纤维一起加入到液体A中，搅拌20min，过滤干燥，粉碎后过120目筛，在氦气氛围下，加热至823℃下煅烧3h后，空冷至室温，然后粉碎，过50目筛，得到助剂。
一种制备上述特种陶瓷材料的方法，包括以下步骤：
步骤1、将红色粘土、钠长石、硅灰石、纳米级三氧化二铝和五氧化二铌混合，然后放入球磨机中磨粉，过230目筛，再将助剂和氮化硼送入球磨机中球磨18-20h，再加入氢氧化钾，继续球磨2-3 h，水洗至PH值为7-8，过滤得到粉末；
步骤2、将过滤得到的粉末以氦气作为保护气体，在880-900℃下煅烧4-6h，然后空冷至室温，送入球磨机磨粉，过120 目筛，得粉末颗粒A ；
步骤3、将锆酸钠、氧化镍、氧化锌和粉末颗粒A混合并搅拌，加热至980-990℃，并煅烧1-3 h，球磨粉碎，过80目筛，得到粉末颗粒B ；
步骤4、将粉末颗粒B与去离子水按4：3 的比例混合，再放入球磨机中球磨16-18h，然后造型，在氦气的氛围中，800-900℃温度下煅烧2h，再将温度提高至1200-1350℃，煅烧4-5h，保温1-2h，最后空冷至室温。
对其组份的构成和作用说明如下：红色粘土具有很好的韧性，常温遇水可塑，微干可雕，半干可压、全干可磨，红色粘土烧至900℃可成陶器能装水，烧至1230℃则瓷化，可完全不吸水且耐高温耐腐蚀，加入到陶瓷中，还能增加陶瓷的强度，提高耐摩擦的性能，并且增加其使用寿命；钠长石在陶瓷中作为一种溶剂原料，主要起瓷化作用，即利用钠的高温易熔性，降低坯件烧成温度，前同事起到稳定坯件的作用；纳米三氧化二铝能提高陶瓷的各项性能，能使陶瓷的晶粒、晶界以及它们之间的结合都处在纳米水平，使陶瓷的细化晶界数量大幅度增加，进一步使陶瓷的强度、韧性和超塑性大为提高，能降低陶瓷烧结温度；氧化锌作为一种重要的陶瓷化工熔剂原料，具有较强的助熔作用，能够降低陶瓷的膨胀系数，提高其热稳定性，可以使陶瓷的机械和电性能得到改善；五氧化二铌在陶瓷中作为一种改性添加剂；氮化硼能提高陶瓷的耐热冲击性，在急冷急热情况下，降低陶瓷破裂的可能性，提高陶瓷的热稳定性，由于氮化硼具有类似于石墨的层状晶体结构，也就具有了石墨相似的物理化学性能，使陶瓷在电绝缘、热膨胀系数以及和大多数金属不浸润等方面具备良好的性能；氧化镍能够提高陶瓷的耐腐蚀性能。
硅灰石的作用主要体现在以下几个方面：一是降低烧成温度，缩短烧成周期，传统的硅酸盐陶瓷主要使用石英、长石、高岭石、滑石、叶蜡石等Si－Al体系原料，高温烧成生成的结晶物相主要是莫来石，加入硅灰石，则可构成Si－Al－Ca低共熔体系，生成物相主要是钙长石，在较低温度下就可实现烧结，这其中，硅灰石主要发挥助熔和降低烧成温度的作用。同时，由于硅灰石晶形为针柱状，可为坯体中的水分快速逸散提供通道，从而加快干燥速率，缩短干燥周期，提高生产效率；二是减少烧成收缩和制品缺陷，由于硅灰石本身不含水和碳酸根等任何挥发份，烧成过程中不产生气体，大大降低了陶瓷烧成体产生气孔缺陷的可能性，可明显提高陶瓷的质量；三是降低坯体的吸湿膨胀和烧成过程中的热膨胀，硅灰石本身不吸水，可避免陶瓷坯体的吸湿膨胀，同时 ，硅灰石的热膨胀系数小且呈线性膨胀，可降低烧成过程中坯体的热膨胀，避免产生膨胀裂纹；四是可以提高制品的机械强度，硅灰石针状晶体杂乱无章的排列形成交织结构，被部分熔融产生的熔体所固结，可以增强烧结体的结构稳定性和机械强度。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (3)
1.一种特种陶瓷材料的智能制备系统，其特征在于，它包括：球磨模块、PH值检测模块、感应模块、搅拌模块、传送模块、阀门控制模块、加热模块、PLC和水洗模块；
感应模块包括设于球磨机、加热装置和搅拌装置中的压力传感器，用于感应加入原料的压力值T,当第一次感应到球磨机中加入原料的压力值T>100N时，向PLC传递数字信号001；当第二次感应到球磨机中加入原料的压力值T>150N时，向PLC传递数字信号002；当第一次感应到加热装置中加入原料的压力值T>100N时，向PLC传递数字信号003；当第三次感应到球磨机中加入原料的压力值T>150N时，向PLC传递数字信号004；当感应到搅拌装置中加入原料的压力值T>100N时，向PLC传递数字信号005；当第二次感应到加热装置中加入原料的压力值T>150N时，向PLC传递数字信号006；当第四次感应到球磨机中加入原料的压力值T>200N时，向PLC传递数字信号007；当第三次感应到加热装置中加入原料的压力值T>150N时，向PLC传递数字信号008；
PH值检测模块包括设于水洗装置中的PH值检测仪，用于检测水洗装置中的PH值，当PH值=7时，向PLC传递数字信号101；
PLC分别与球磨模块、PH值检测模块、感应模块、搅拌模块、传送模块、阀门控制模块、加热模块和水洗模块相连接；用于接收数字信号001，向球磨模块传递执行信号201；接收数字信号301，向阀门控制模块传递执行信号401，并向传送模块传递执行信号501；接收数字信号002，向球磨模块传递执行信号202；接收数字信号302，向阀门控制模块传递执行信号402，并向传送模块传递执行信号502；接收数字信号101，向水洗模块传递执行信号701，并向阀门控制模块传递执行信号403；接收数字信号003，向加热模块传递执行信号801；接收数字信号004，向球磨模块传递执行信号203；接收数字信号303，向阀门控制模块传递执行信号404，并向传送模块传递执行信号503；接收数字信号005向搅拌模块传递执行信号901；接收数字信号006，向加热模块传递执行信号802；接收数字信号304，向阀门控制模块传递执行信号405，并向传送模块传递执行信号504；接收数字信号007，向球磨模块传递执行信号204；接收数字信号305，向阀门控制模块传递执行信号406；接收数字信号008，向加热模块传递执行信号803；
球磨模块包括球磨机，所述球磨机上设有触发按钮一；用于接收执行信号201，启动球磨机，研磨15h，完成后关闭球磨机，并向PLC传递数字信号301；接收执行信号202，启动球磨机，研磨18-20h，完成后关闭球磨机；当所述触发按钮一第一次被触发后，启动球磨机，研磨2-3h，完成后关闭球磨机，并向PLC传递数字信号302；接收执行信号203，启动球磨机，研磨4-6h，完成后关闭球磨机，并向PLC传递数字信号303；当所述触发按钮一第二次被触发后，启动球磨机，研磨1-3h，完成后关闭球磨机，并向PLC传递数字信号304；接收执行信号204，启动球磨机，研磨16-18h，完成后关闭球磨机，并向PLC传递数字信号305；
阀门控制模块包括设于球磨机底端的电磁阀一和设于水洗装置底端的电磁阀二，用于接收执行信号401、执行信号402、执行信号404、执行信号405或执行信号406，开启电磁阀一15min后关闭；接收执行信号403，开启电磁阀二15min后关闭；
传送模块包括设于球磨机与过筛装置间的传送装置一和球磨机与水洗装置间的传送装置二，用于接收执行信号501、执行信号503或执行信号504，启动传送装置一，将物料送至过筛装置；接收执行信号502，启动传送装置二，将物料送至水洗装置；
水洗模块包括水洗装置，所述水洗装置上设有触发按钮二，当所述触发按钮二被触发后，启动水洗装置；接收执行信号701，关闭水洗装置；
加热模块包括加热装置及设于加热装置的加热器，用于接收执行信号801或执行信号802，启动加热装置，加热至980-990℃；接收执行信号803，启动加热装置，加热至800-900℃后保温2h,再次启动加热装置，加热至1200-1350℃；
搅拌模块包括搅拌装置，用于接收执行信号901，启动搅拌装置，搅拌1h后关闭搅拌装置；
所述一种特种陶瓷材料由下列重量份的原料制成：红色粘土40-50份，钠长石1-3份，纳米级三氧化二铝5-7份，氧化镍1-3份，氧化锌1-3份，五氧化二铌5-7份，氮化硼5-7份，硅灰石5-7份，锆酸钠3-4份，助剂5-7份。
2.如权利要求1所述的一种特种陶瓷材料的智能制备系统，其特征在于，所述水洗装置与过滤装置间设有连接导管一，所述电磁阀二设于连接导管一上。
3.如权利要求2所述的一种特种陶瓷材料的智能制备系统，其特征在于，所述电磁阀一和电磁阀二皆可手动开闭。
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