堇青石-锆英石复合材料的最新发展

用工业堇青石粉末加入10％(质量)的锆英石(ZrSiO_4)模压制得堇青石-锆英石陶瓷复合材料。通过加入ZrSiO_4形成玻璃相可提高堇青石的烧结性。当锆英石的加入量超过2.5％时,对复合材料的机械性能无进一步的影响。当锆英石的加入量为2.5％时,最大抗折强度是(84±7)MPa,比纯堇青石[(67±5)MPa]强度高30％。加入ZrSiO_42.5％的堇青石随着温度上升到1300℃,由于致密化,其强度增大。然而当温度超过1300℃时,由于大量玻璃相的形成,其强度降低。随着ZrSiO_4的加入,堇青石的平均断裂韧性从1.0增加到1.5MPam~(1/2)。这一韧性化是由于堇青石与ZrSiO_4第二相之间的热膨胀差异使环绕锆英石颗粒的裂纹发生偏转所致,而不是因堇青石颗粒所受到的残余应力所致。     

合成温度对堇青石—莫来石复相材料中堇青石、莫来石生成量的影响

以MgO-Al2O3-SiO2三元相图为依据,在M2A2S5－A2S3连线上进行了堇青石－莫来石复相材料组成点的设计,并在高温下合成了堇青石与莫来石比例为1：1的复相材料,重点讨论了烧成温度对堇青石－莫来石复相材料中堇青石,莫来石生成量的影响,XRD定量分析结果表明,当合成温度范围约在1380－1420℃之间时,可在复相材料中得到接近理论的相组成。     

高能球磨作用对合成堇青石基陶瓷的相组成和相变机理的影响

采用XRD分析研究了由分析纯的氧化物粉末制备堇青石基陶瓷时,高能球磨作用及热处理温度对堇青石陶瓷相组成和相变过程的影响,并分析了高能球磨在堇青石陶瓷烧成过程中的作用.结果表明经高能球磨处理的试样在低温烧成(900℃)时,首先出现中间相镁铝尖晶石(MgAl2O4),但1100℃时中间相又消失;与未球磨的试样比较,高能球磨不仅能够降低堇青石的相变温度,而且可大大加快中间相和原料相向α-堇青石转变的速度;同时发现提高烧成温度有利于中间相向堇青石的转变.此外,还研究了粉末的状态(即是否经成型处理)对堇青石陶瓷相组成的影响.结果表明,加压成型使Si4+、Mg2+和Al3+易于扩散,能促进早期的固相烧结和后期的液相烧结,有利于主晶相α-堇青石的合成,但对相组成没有太大影响.     

原位莫来石-堇青石复合物的物理机械性能、耐火性能和显微结构

原位莫来石-堇青石复合物是由高岭石、滑石和氧化铝,在堇青石含量为5%￣35%范围内,于1300℃、1400℃和1500℃烧成并保温3h制成。XRD和SEM结果显示莫来石-堇青石复合物在1400℃完全形成。在1500℃所有堇青石转变为莫来石和玻璃相,导致突然致密,在堇青石为20%时达最佳致密。25%￣35%堇青石试样不能显示良好致密,尽管从堇青石分解中形成了大量熔融物。然而由于莫来石颗粒分布均匀和压实的显微结构,在这些试样中可以获得最高的常温耐压强度。在所有烧成温度下所有试样都显示了抗热震性好,而在1500℃烧成的试样显示由于形成了高耐火莫来石相,故荷重软化温度最高。     

堇青石对莫来石-铝矾土浇注料性能的影响

以莫来石、铝矾土为主要原料,铝酸钙水泥为结合系统,分别研究了不同堇青石含量经过不同热处理温度后对莫来石-铝矾土浇注料性能的影响.试样自然干燥24 h脱模后,再经110 ℃烘干24 h,分别于1000 ℃、1300 ℃和1500 ℃热处理3 h.检测各温度热处理后试样的线变化率(P.L.C)、体积密度(B.D)、抗折强度(M.O.R)、耐压强度(C.C.S)以及试样的热膨胀系数和抗热震性能.结果表明,莫来石-铝矾土浇注料的体积密度随着堇青石含量的增加而减小.经过1000 ℃和1300 ℃热处理后,莫来石-铝矾土浇注料的抗折强度随着堇青石含量的增加而下降.莫来石-铝矾土浇注料随着堇青石含量的增加,有助于改善材料的抗热震性,材料的强度保持率逐渐增大,且较低的体积密度有利于材料获得较高的热震后的强度保持率.     

溶胶-凝胶法合成堇青石材料性能的研究

以正硅酸乙酯,六水硝酸镁,九水硝酸铝为原料,无水乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备均质堇青石粉体,将粉体压制后在1250℃保温2h烧成后得到堇青石陶瓷烧结体,通过DSC-TGA、 XRD和SEM对试样进行表征.结果表明:前驱体经不同温度煅烧后得到堇青石粉体的晶相经历了从无定形态向α-堇青石转变的过程,μ-堇青石在950℃时结晶形成,1200℃时,μ-堇青石转化为α-堇青石,同时有镁铝尖晶石相出现,1250℃时,α-堇青石相增多,μ-堇青石相和镁铝尖晶石相消失,堇青石的结晶程度较好,其烧结体的致密度达到最高,为2.456 g/cm3,晶粒细小,微观结构比较均匀致密.     

莫来石含量对堇青石-莫来石复相陶瓷性能的影响

以合成堇青石(≤0.074 mm)和合成莫来石(0.45～0.9 mm)为主要原料,a-Al2O3微粉(≤0.044 mm)、镁砂(≤0.054 mm)和熔融石英(≤0.054 mm)为添加剂,经细磨、造粒、成型后,于1 370℃4 h烧成后制备了莫来石质量分数分别为15%、20%、25%、30%、35%和40%的堇青石-莫来石复相陶瓷材料,研究了莫来石含量对复相陶瓷材料烧结性能、抗折强度、热膨胀性及抗热震性的影响.结果表明:随着莫来石含量的增加,堇青石一莫来石复相陶瓷材料的体积密度、显气孔率和热膨胀系数都呈上升趋势,而抗折强度呈降低趋势;适当提高莫来石含量有利于复相陶瓷材料的抗热震性,当莫来石含量达到30%时,材料的抗热震性最好.     

凝胶注模堇青石-莫来石复相材料的制备及其抗热震性能

采用凝胶注模方法制备堇青石-莫来石复相材料,研究了聚乙烯醇对浆料稳定性、固化时间和表面氧阻聚的影响,分析了堇青石-莫来石复相材料的抗热震性能。结果表明,聚乙烯醇可提高粗颗粒悬浮体系的稳定性,增大浆料黏度,延长固化时间。聚乙烯醇还可以起到消除表面起皮、开裂的作用。通过控制浆料固相含量调节堇青石-莫来石复相材料的气孔分布,从而影响其热震稳定性。当浆料中堇青石-莫来石固相体积分数为41%～44%时,堇青石-莫来石复相材料的热震稳定性最好。     

堇青石-莫来石立柱成分分析与断裂机理研究

堇青石-莫来石立柱是一种常用的陶瓷厂窑具材料,在高温烟气腐蚀下,堇青石-莫来石立柱通常发生断裂失效.本工作以陶瓷厂断裂失效堇青石-莫来石立柱为研究对象,采用X射线衍射、X射线荧光、扫描电子显微镜等技术测定分析了堇青石-莫来石立柱的化学组成与微观结构.结果发现:断裂失效后的堇青石-莫来石立柱组织中形成了大量玻璃相结构,伴...     

堇青石合成过程中的物相及结构演变

以高岭土、滑石和氧化铝为原料,通过高温反应合成堇青石.借助X射线衍射仪及扫描电子显微镜研究了1100～1380℃范围内物相组成及显微结构变化,并分析了演变过程.结果表明,在低于1100℃热处理时,粘土、滑石发生分解并进行了晶型转化;1100～1300℃发生固相反应生成堇青石,1100～1200℃是初始反应阶段,1200～1300℃是加速反应阶段;1300～1380℃是堇青石晶体生长阶段.低于1200℃热处理时,材料内部呈松散堆积状态,几乎没有发生烧结;高于1300℃热处理后呈现明显的烧结状态.1200～1300℃是结构转变的转折温度区间.