堇青石陶瓷的研究現(xiàn)狀.pdf

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1、2009年8月第43卷第4期297～299堇青石陶瓷的研究現(xiàn)狀1)1,2)3)3)汪瀟楊留栓劉祎冉任剛偉1)河南城建學(xué)院土木建筑工程系河南平頂山4670012)河南科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院河南洛陽(yáng)4710033)中鋼集團(tuán)洛陽(yáng)耐火材料研究院有限公司河南洛陽(yáng)471039摘要介紹了堇青石陶瓷的應(yīng)用情況和基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn),重點(diǎn)分析了堇青石陶瓷的研究現(xiàn)狀和合成中存在的問題,并提出了相應(yīng)的解決方法。關(guān)鍵詞堇青石陶瓷,離子摻雜,熱性能堇青石陶瓷具有低的熱膨脹系數(shù),高的化學(xué)穩(wěn)定瓷,其強(qiáng)度高達(dá)65MPa,熱膨脹系數(shù)α約為4.21×-6-1[8]性和抗熱震性,以及一定的機(jī)

2、械強(qiáng)度,因此被廣泛用10℃;HamzawyEsmatMA等以Sol-gel合成作窯具、電子器件和微電子封裝材料;此外,由于其具化學(xué)組成可控,顆粒細(xì)小、均勻的堇青石前驅(qū)體或干[9]有良好的吸附性能,與各種催化劑活性組分的匹配性凝膠,降低了堇青石的致密化燒結(jié)溫度;蔡舒等以良好,以及孔壁薄、幾何表面積大等特點(diǎn),可用于制備熱噴霧法制備的MgAl2.6(OH)x粉末、水玻璃和MgCl2多孔材料如蜂窩陶瓷和泡沫陶瓷,作為凈化廢氣的理為原料,用沉淀包裹法制備堇青石前軀體粉末,經(jīng)700想催化劑載體和過濾裝置,用于汽車尾氣凈化、金屬℃預(yù)燒后,在1000～1250℃燒結(jié)

3、成瓷;CristinaGhit2熔體過濾、超細(xì)粒子過濾、催化燃燒、熱交換等化學(xué)加[10]ulica等以SiO2、γ2Al2O3、MgCO3為原料采用固相[1-2]工過程。反應(yīng)法,以Mg(NO3)2·6H2O、AlCl3·6H2O、SiO2為一般認(rèn)為,晶體的熱膨脹是由于晶體化學(xué)鍵的鍵原料采用濕法,分別合成了堇青石粉體,研究了不同長(zhǎng)、鍵角的變化引起的。對(duì)于堇青石陶瓷,人工合成合成工藝對(duì)合成粉體顯微結(jié)構(gòu)和性能的影響,將堇青方法大多得到高溫穩(wěn)定的六方結(jié)構(gòu)(α2堇青石)。該石陶瓷的合成溫度降低到1200℃。此外,對(duì)堇青石結(jié)構(gòu)中,Al—O、Si—O鍵長(zhǎng)受溫度的影

4、響很小。文獻(xiàn)[11]陶瓷制備器件的研究也不斷展開,如:MFuji等采[3-5]的研究認(rèn)為,[MgO6]八面體的熱變形是堇青用原位凝固技術(shù),制備了性能較好的高溫除塵用堇青石晶體熱膨脹的驅(qū)動(dòng)力,造成沿a軸的膨脹和沿c軸[12]石過濾器;ParkJai-Koo等則采用機(jī)械泡沫法制的收縮,從而出現(xiàn)各向異性的熱效應(yīng)。為此,科研工備了高性能的堇青石多孔陶瓷柴油過濾器。作者運(yùn)用不同的合成方法,多種離子取代手段及添加(2)以降低堇青石陶瓷的燒結(jié)溫度、熱膨脹系數(shù)第二相等方法,展開改善堇青石陶瓷的熱各向異性,和改善其熱效應(yīng)為研究目標(biāo),通過添加燒結(jié)助劑形成提高其綜合性能的

5、研究工作。液相或進(jìn)行離子置換,研究對(duì)堇青石陶瓷燒結(jié)溫度、30[13]致密化和熱性能的影響。EmreYalamac等以B2O31堇青石陶瓷的研究現(xiàn)狀為添加劑,通過高能球磨,在1000℃下制備了堇青目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)堇青石陶瓷的研究主要集中在以石陶瓷,較傳統(tǒng)制備工藝的降低了300℃;MioTerada下3個(gè)方面:等[14]研究了Ni2+置換Mg2+制備的單相堇青石陶瓷,(1)以堇青石陶瓷的合成與制備為研究目標(biāo),通略微改變六元環(huán)的對(duì)稱性,提高了其介電性能;史志過采用不同的原料及配比、合成工藝和燒結(jié)制度,研究其物相組成和反應(yīng)機(jī)理,進(jìn)一步討論對(duì)其性能的影3河南省教

6、育廳基金項(xiàng)目(08061075)。[6][7]汪瀟:男,1975年生,碩士,講師。響。如:ZhangXuebin等、DongYingchao等以粉E2mail:wx407@126.com煤灰為原料,在1300℃左右制備了堇青石多孔陶收稿日期:2008-11-05編輯:柴劍玲2009/4耐火材料/REFRACTORIES297耐火材料/NAIHUOCAILIAO2009年第43卷[15]4+3+明等以Ce置換六元環(huán)間Al,促進(jìn)堇青石形成,2堇青石陶瓷制備中存在的問題4+4+2++提高其強(qiáng)度。此外,以Ge、Ga、Ca、K等對(duì)堇通過對(duì)上述研究分析可以發(fā)現(xiàn),

7、堇青石陶瓷的合[3-5,16]青石進(jìn)行改性也有研究,具體情況如表1成與制備主要存在以下幾方面的問題:所示。(1)工業(yè)化的堇青石陶瓷制備方法,多以高嶺土、[3-5,16]表1堇青石的離子摻雜改性研究情況滑石或純組分氧化物為原料,采用高溫固相反應(yīng)合添加劑所在位置作用及結(jié)果成。該方法具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn);++重整六元環(huán),提高其穩(wěn)定性,促進(jìn)堇K/Na六元環(huán)通道青石形成但其存在的最大問題就是合成溫度高,能源消耗大,+-α降低,提高電絕緣性Li燒結(jié)溫度達(dá)1390～1400℃,且其燒結(jié)溫區(qū)很窄。如置換Mg2+,形成在一定范圍內(nèi)a、c均減小,α、αa、

8、αc2+Ca引入玻璃相,可以適當(dāng)降低堇青石陶瓷的燒結(jié)溫度,固溶體均下降2+拓寬其燒結(jié)溫區(qū),但卻提高了其熱膨脹