氧化铝纤维/红柱石复合材料的制备与性能

笔者针对红柱石和氧化铝纤维广泛的应用前景，通过两者的复合来提高红柱石制品的使用性能，采用传统无压烧结工艺制备氧化铝纤维增强红柱石基复合材料。探讨了红柱石细粉的粒度、氧化铝纤维的加入量和烧成温度对氧化铝纤维增强红柱石基复合材料物理性能以及常温力学性能的影响。结果表明：随着红柱石细粉粒度的降低，氧化铝纤维团聚现象加剧，由于纤维与基质的界面结合力较强，原料粒度的变化对材料常温力学性能影响不大；当氧化铝纤维加入量为5％。10％时，材料的体积密度最大，常温耐压强度和抗折强度最好，超过10％后由于纤维的团聚，材，料的力学性能显著下降；当烧成温度超过1400℃后纤维与基体开始反应，随着烧成温度的进一步提高，纤维遭到破坏的程度加剧。     

超低钠小原晶α氧化铝的陶瓷烧结性能研究

本文详细研究了低钠小原晶α氧化铝的原晶粒度、Na₂O含量、粉体粒度分布以及烧结温度对陶瓷烧结性能的影响。研究结果表明原晶粒度越小、Na₂O含量越低、粉体粒度越细,所得氧化铝陶瓷越致密。以国内某公司的超低钠小原晶α氧化铝(Na₂O含量0.02%,原晶粒度0.2～0.5μm)为原料,将粉体磨至接近原晶粒度,然后通过造粒、干压所得生坯在1600～1620℃下烧结,陶瓷试块烧结密度达到理论烧结密度的99.5%以上,展现出优良的陶瓷烧结性能。     

利用晋城煤矸石合成堇青石的实验研究

以煤矸石、滑石粉和氧化铝为原料,按堇青石理论比配料,在1 150℃~1 220℃下烧结2h~4h,合成了堇青石;正交实验分析表明,对于样品体积收缩率,影响最大的因素是烧结温度;SEM表征显示,产品颗粒形貌不规则;XRD分析发现,杂质存在能显著降低烧结温度,但同时会导致出现较多杂质晶相,因此要特别注意控制原料中杂质的含量.合成堇青石的最佳条件为烧结温度1 220℃,保温时间4h,磨料粒度45μm.     

南非红柱石细粉的烧结行为和莫来石化研究

采用南非红柱石细粉(粒度≤0.088mm)为原料,粉体在200MPa下成型为36mm×10mm试样,选择煅烧温度为1200～1600℃(温度间隔50℃),研究了南非红柱石细粉的烧结行为。通过对试样烧后线变化率、体积密度、显气孔率及XRD分析数据进行处理,分析了红柱石分解和莫来石化反应的行为特征。结果表明:1200℃左右已有莫来石生成;1500℃红柱石分解完全。随着温度的升高,红柱石和莫来石两者的消长主要出现在1300～1400℃,而反应过程有如下先后顺序:材料膨胀,红柱石分解,莫来石生成。温度低于1400℃,莫来石化反应膨胀和基质烧结同时存在,出现局部膨胀和局部烧结排除气孔共存的现象,导致显气孔率的变化趋势与烧后线变化率及体积密度的变化趋势不对应。高于1450℃,液相促进烧结起主导作用,材料大幅度收缩。1400℃煅烧后试样的线收缩率最小。     

溶胶-凝胶法制备氧化铝纤维的研究

采用溶胶-凝胶法,以AlCl3·6H2O、金属Al粉、ZrOCl2·6H2O、和H2O为原料制备氧化铝纤维.主要研究了拉丝助剂(HCl和HAc)、烧结温度及ZrO2添加量对氧化铝纤维性能的影响.研究结果表明同种拉丝助剂添加量越大,可拉丝时间越长.在1000～1400 ℃烧结范围内,烧结温度对纤维的表面结构影响不大;1400 ℃下可以得到晶粒发育完善,晶型完整以及拉伸强度最佳的氧化铝纤维.ZrO2可对氧化铝纤维起到增强作用,但随着ZrO2量的增加,拉伸强度的增加作用逐渐减小.     

钾长石含量对硬质粘土烧结的影响

以硬质粘土粉(w(Al2O3)>38%,粒度为0.002～0.11mm)和钾长石粉(w(K2O Na2O)=13.13%,粒度为0.005～0.11mm)为原料,配制成钾长石粉加入量分别为0、3.76%、5.30%和6.84%的试料(对应的w(K2O Na2O)分别为0.11%、0.6%、0.8%和1.0%),湿磨2h,烘干后以150MPa压力压制成20mm×10mm的试样,然后在1500～1600℃煅烧3h。对煅烧后试样进行了物理性能检测、物相分析和显微结构分析,以研究钾长石含量对粘土烧结的影响。结果表明:钾长石粉加入前后试样的烧结温度分别为1550℃和1500℃;加入钾长石能消除粘土原料煅烧过程中形成的方石英相,使烧成试样中只出现莫来石晶相;加入3.76%～6.84%钾长石粉的试样中莫来石含量达61%～66%,并且莫来石发育较好,呈针状,长度达8μm,直径约0.5μm。     

氧化铝多孔支撑体的制备工艺

叙述了用挤出成型法制备无机膜支撑体的工艺,研究了原料粒径、成孔剂用量和烧结温度对所制得多孔氧化铝支撑体性能的影响。研究结果表明,用粒径小于10μm的-αA l2O3粉体,以7%碳粉为成孔剂,烧结温度为1300℃,可以成功制得孔径分布较窄、平均孔径为2.1μm、孔隙率为48.9%的多通道无机膜支撑体。     

烧成温度和保温时间对红柱石基材料烧结性能的影响

以高纯度南非红柱石(有4～1mm、<1mm和<0.088mm三种粒级,且4～1mm的颗粒料为1500℃3h煅烧过的熟料)和活性氧化铝细粉(粒度<0.044mm)为原料,经配料、混练、成型、干燥后,将一部分试样分别在1300℃、1400℃、1500℃和1600℃下保温3h煅烧;另一部分试样在1600℃下分别保温1h、3h、6h和9h煅烧,待试样随炉冷却至常温后,检测其体积密度、显气孔率、耐压强度和烧成线变化率等,并采用XRD、SEM等手段分析各试样的物相组成和显微结构,以研究烧成温度及保温时间对高纯度红柱石的莫来石化程度及对红柱石基材料烧结性能的影响。结果表明:提高烧成温度对促进高纯红柱石的莫来石化十分有效,延长保温时间对于促进制品的烧结作用很大;高纯红柱石基材料需在1600℃下保温3h烧成,才能使红柱石完全莫来石化;欲使材料烧结良好且玻璃相含量低,物相较纯,则保温时间要达到6h左右。     

基于正交实验设计的多孔莫来石复合材料的研究

本文以工业废弃物粉煤灰、当地粘土和工业氧化铝为原料,干压成型后采用固相烧结法制备多孔莫来石材料.为获得材料的最佳制备配方和相关工艺参数,应用混合正交试验法(41 ×24)研究了氧化铝添加量、原料粒径、原材料预处理和烧结温度对合成多孔莫来石复合材料性能的影响.研究结果表明:烧结温度对莫来石性能的影响较大,原料粒径的影响较小.当氧化铝添加量为20wt％,原料粒径为150μm并将原料经过盐酸酸洗处理后,在1200℃下进行烧结,可制得主晶相为莫来石的多孔陶瓷材料,其抗弯强度为44.56 MPa,显气孔率为41.52％,体积密度为1.14 g/cm3及吸水率为36.38％.     

Al_2O_3颗粒级配对Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/Al_2O_3系LTCC材料性能的影响

以Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O系玻璃和D_(50)分别为0.83μm与3.49μm的Al_2O_3粉料为原料,采用低温烧结法制备了玻璃/Al_2O_3系介电陶瓷材料。设计将两种氧化铝按一定配比混合以优化氧化铝颗粒级配,研究了氧化铝颗粒级配和烧成温度对玻璃/Al_2O_3材料的烧结性能、介电性能和力学性能的影响。随着氧化铝颗粒级配的优化,玻璃/Al_2O_3材料的收缩率、体积密度、相对介电常数、抗弯强度增加,而介电损耗减小。添加D_(50)为2.81μm的Al_2O_3混合粉料的玻璃/Al_2O_3材料于875℃烧结良好,显示出优异的性能:体积密度为3.09 g/cm~3,相对介电常数7.78,介电损耗0.53×10~(-3)(于10 MHz下测试),抗弯强度为181 MPa,因此该体系材料比较适合用作LTCC封装材料。     

红柱石的莫来石化动力学

通过对红柱石在１３００℃、１３５０℃和１４００℃的等温转化试验，用ＸＲＤ外标法定量测定了各温度下不同时间所取样品的莫来石含量，并绘制出转化率对时间的动力学曲线。求出该过程的表现活化也能为４６７．６ｋＪ·ｍｏｌ－１，并确定过程的表观反应速度常数与绝对温度的关系为ｋ＝２．０３×１０１３ｅｘｐ（５．５６×１０４／Ｔ）。     

红柱石的宝石学特征研究

以红柱石的透明品种和空晶石品种为主要研究对象,利用电子探针、粉晶衍射等大型仪器,并配合静水称重、折射率测定、偏光显微镜及宝石显微镜观察,对透明红宝石和空晶石的成分、内含物等宝石学特征作了分析和研究.     

红柱石微粉的烧结性能

在１０００～１４００℃之间以不同温度煅烧,红柱石微粉坯体的线膨胀率为－１．２８％～－２．３２％,体积密度为１．９９～２．１０ｇ·ｃｍ－３,常温耐压强度为９８．８２～１５２．４０ＭＰａ。烧结温度以１２５０～１３００℃最佳。与普通红柱石精矿粉相比,以微粉为原料时,不仅能显著提高制品的机械强度,还可使制品的烧结温度降低１５０℃以上,可用于生产优质耐火材料     

红柱石微粉加入量对红柱石材料结构与性能的影响

以红柱石和电熔白刚玉为骨料,以α-Al2O3微粉、SiO2微粉、红柱石微粉为基质料,外加4%PVA混练,压制成型后于110℃烘干,于1400℃保温6h烧成,研究了红柱石微粉添加质量分数分别为0、2.7%、5.4%、10.8%对红柱石材料结构与性能的影响。研究结果表明:在本试验条件下,随着红柱石微粉含量的增加,试样的常温强度、弹性模量下降,高温抗折强度升高;最适宜的红柱石微粉加入质量分数为5.4%。     

烧结红柱石的X射线分析

对化学组成和粒度不同的红柱石精矿和粗精矿在不同温度下的莫来石化行为进行了X射线分析。测出了烧结样的起始、快速和终止分解温度，对含非晶棺的X射线定量分析在无标样和无对比相条件下的计算公式作了推导。     

红柱石粉精矿及合成莫来石的烧结性能

以河南西峡红柱石浮选粉精矿为原料，按比例配加工业氧化铝、高铝矾土生料和熟料，经成型后在１６００℃，１６５０℃和且１７００℃温度下煅烧．测定各试样的体积密度、显气孔率或吸水率。同时，用正文试验法研究了Ｔｉ０２、Ｃａｏ、Ｌａ２Ｏ３三种加入物对试样烧结性的影响。     

红柱石物相分析方法研究

针对新疆某矿的红柱石矿物组成，选择了ＨＦ─ＨＮＯ３为溶剂，有效地分离了对红柱石矿含量测定有干扰的脉石矿物，建立了以铝量法为基础的物相分析方法。该法分析结果的准确性和精密度都达到了分析要求。     

红柱石基浇注料的性能研究

以红柱石、矾土熟料和焦宝石为主要原料,制备了红柱石、红柱石-高铝矾土、红柱石-焦宝石以及高铝矾土4种材质的浇注料,对比了4种浇注料的常温性能、加热线变化率、高温抗折强度、抗蠕变性、抗热震性和热导率。结果表明:红柱石-矾土浇注料和红柱石-焦宝石浇注料与高铝矾土浇注料相比均表现出较优的高温性能,可以作为一种新的中间包永久衬用浇注料。     

陕西眉县红柱石矿开发前景展望

介绍了红柱石性质、用途和国内外市场预测；眉县富矿型红柱石矿开发利用现状，重点分析存在技术和经营问题，调整产品方案，经济效益测算．提出了工艺流程改进意见，展望了本矿区开发利用前景。     

不同结合剂对红柱石耐火砖性能的影响

红柱石的特点是传导性低、抗蠕变性高及受热时体积变化小。结合剂的种类显著地影响着红柱石砖的性能。在由Esteghlal型黏土和RR40型黏土组成的配料中,分别采用木质磺酸钙和膨润土作结合剂,将这两种配料制成的砖分别在1000℃、1200℃及1450℃下进行烧成,并测定其体积密度、显气孔率和常温耐压强度。采用X射线衍射法鉴定了物相。研究结果表明,膨润土可以显著地改善此种耐火材料的质量,而木质磺酸钙只能改进其成型性能,但对其最终性能无影响。