烧成工艺对堇青石-莫来石窑具材料性能的影响

以堇青石、莫来石、高岭土和氧化铝微粉为原料制备堇青石-莫来石窑具材料,研究了烧成温度、保温时间对堇青石-莫来石窑具材料的常温性能、高温抗折强度和抗热震性的影响。并通过XRD分析了试样烧成后的物相变化,通过SEM观察了试样的显微结构。结果表明:随烧成温度从1340℃提高到1400℃,试样的线膨胀率增加,显气孔率增加,常温抗折、常温耐压强度和高温抗折强度增大,但1370℃烧成后的试样的抗热震性最好;对1370℃烧成的试样,随保温时间从3 h延长到5 h,试样的常温性能、高温抗折强度及抗热震性都有所降低。综合分析,在1370℃下保温3 h烧成的试样性能较为优良。     

堇青石-莫来石质匣钵材料抗热震性和抗侵蚀性研究

堇青石-莫来石质耐火材料具有热膨胀系数低、容重轻、吸热少、体积稳定性好和抗热震性好等特性.以堇青石、莫来石为主要原料,加入一定量的电熔氧化镁、活性氧化铝和硅微粉等微粉为辅助原料,制备了堇青石-莫来石质匣钵材料.研究了颗粒级配和烧成温度对堇青石-莫来石质匣钵材料物相组成和显微结构的影响,并对材料的热震性和侵蚀性进行评估.结果表明:烧成温度在1300～1400℃,对热震后的三组试样进行性能检测,发现配方一试样具有好的抗热震性和抗侵蚀性,其残余抗折强度在3.0～4.5 MPa之间,残余耐压强度在17.5～24.5 MPa之间.     

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.     

烧成温度对溶胶-凝胶法制备堇青石陶瓷性能的影响

为解决工业生产堇青石烧结温度高的问题,首先以结晶氯化镁MgCl_2·6H_2O、结晶氯化铝AlCl_3·6H_2O和正硅酸乙酯(C_2H_5O)_4Si为原料,按照堇青石的化学计量配比,以溶胶-凝胶法并经600℃煅烧制备堇青石先驱体粉体;然后采用半干压成型法将该粉体压制成Φ20 mm×20 mm的圆柱状试样,分别在950、1 000、1 050、1 100、1 150、1 200和1 250℃保温2 h烧成,检测试样的基本物理性能,并利用XRD和SEM分析物相组成和显微结构。结果表明:溶胶-凝胶法制备堇青石陶瓷,可以降低堇青石的合成温度。在1 250℃的烧成温度下,不添加任何烧结助剂,就可以获得纯度较高的α-堇青石相,试样的体积密度为2.25 g·cm~(-3),达到α-堇青石理论密度的90%,基本达到了致密化烧结。     

高强度堇青石-莫来石棚板的研制

以堇青石(1～0.5、0.5～0.2、<0.088 mm)和莫来石熟料(M60,1～0.5 mm)为主要原料,加入25%(w)的由轻烧MgO粉、α-Al2O3微粉及添加剂(紫木节和KOH)组成的混合粉,按堇青石与莫来石的质量比分别为40:35、42.5:32.5和45:30配料、混练、成型后,分别在1 300、1 350和1 400℃均保温3 h条件下烧成,合成出堇青石-莫来石质棚板试样,并检测试样的常温及高温物理性能,同时进行XRD、SEM及EDS分析.结果表明:按m(堇青石):m(莫来石)=45:30配料,在1 350℃ 3 h合成的棚板材料的各项性能指标最好,其主要晶相为堇青石和莫来石,且显微结构均匀,晶间生成大量的原位堇青石和莫来石晶粒,骨料之间的"联接桥"发育良好,材料具有较高的抗折强度.     

低热膨胀系数堇青石材料的合成研究

以高岭土、烧滑石和氧化镁为原料合成堇青石,研究了烧成温度、镁铝硅含量及高岭土种类对合成堇青石热膨胀系数的影响。实验结果表明:合成堇青石的最佳配方1#高岭土82.4 wt%、滑石9.3 wt%、氧化镁8.4 wt%,试样热膨胀系数为1.24×10-6℃-1。适当的提高烧成温度可得到热膨胀系数低的堇青石材料,但合成温度过高则会因为形成过多的玻璃相而使其热膨胀系数增大。过多或过少的引入Si O2、Al2O3、Mg O均会由于形成高热膨胀系数的晶相而导致所合成堇青石的热膨胀系数增大。     

黏土的杂质含量对堇青石-莫来石复合材料相组成及性能的影响

以滑石细粉、高铝矾土细粉和两种不同杂质含量的黏土细粉为原料,经配料、加水混练成型后,分别于1300、1350和1400℃保温3h制备了堇青石-莫来石复合材料的试样,用XRD、SEM等研究了黏土中杂质含量对堇青石-莫来石复合材料相组成及性能的影响。结果表明:1)使用高杂质含量的黏土能有效降低试样的烧结温度,促进堇青石和莫来石晶体的生成发育,提高试样的体积密度与常温抗折强度,但对其抗热震性损害较大。2)使用高杂质含量的黏土时,提高MgO含量虽然可增加堇青石的含量,但玻璃相含量增加且黏度降低,不能有效提高材料的抗热震性;而使用低杂质含量的黏土时,通过控制引入MgO的含量与煅烧温度,可调节试样中晶相的含量与组成,从而可提高材料的抗热震性。     

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.     

基于高铝粉煤灰的堇青石-莫来石复合材料制备

为了实现高铝粉煤灰的高值化利用,以高铝粉煤灰为单一铝硅原料,依次对其进行酸、碱预处理,将处理后的高铝粉煤灰与滑石粉混合,通过一步原位烧成制备堇青石-莫来石复合材料,进一步考察原料配比和烧成条件对烧成样品性能的影响规律。结果表明,烧成温度为1 370℃、烧成时间为2 h、堇青石和莫来石理论质量比为50∶50时,可制备出体积密度为1.96 g/cm~3、显气孔率为30.47%、常温抗折强度为66.44 MPa的堇青石-莫来石复合材料,其主要指标均达到YB/T 4549—2016《堇青石-莫来石窑具》的要求,该方法实现了以粉煤灰为主要原料,灵活制备具有不同堇青石和莫来石配比的复合材料,为高铝粉煤灰的高值化利用提供新途径。