基于伴生稀土高岭土制备致密堇青石陶瓷的研究

堇青石具有优良的力学性能,主要用于耐火材料等领域。本研究以天然高岭土矿物粉末为原料,通过成分调整并采用固相烧结法制备了高性能的堇青石陶瓷,利用气孔率、XRD、SEM、维氏硬度、抗弯强度等分析测试方法对堇青石结构和性能进行了表征。研究表明:堇青石陶瓷配比为伴生稀土高岭土80.2wt.%、氧化铝7.6wt.%和氧化镁12.2wt.%,当烧结温度由1 100 ℃提升至1 250 ℃,且原料粒度由100目降至300目,样品中堇青石相含量增加到96.6%,体积密度达到2.51 g/cm³、致密度高达99.8%,维氏硬度上升至11.56 GPa,抗弯强度达到127 MPa,经3次热震循环后,材料的抗弯强度达到150 MPa。综合堇青石材料对硬度、抗弯强度与抗热震性能的要求,其最佳烧结温度为1 200 ℃,且原料粒度越小,堇青石结构与性能越好。