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1、2009年8月第43卷第4期297～299堇青石陶瓷的研究现状1)1,2)3)3)汪潇杨留栓刘祎冉任刚伟1)河南城建学院土木建筑工程系河南平顶山4670012)河南科技大学材料科学与工程学院河南洛阳4710033)中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司河南洛阳471039摘要介绍了堇青石陶瓷的应用情况和基本结构特点,重点分析了堇青石陶瓷的研究现状和合成中存在的问题,并提出了相应的解决方法。关键词堇青石陶瓷,离子掺杂,热性能堇青石陶瓷具有低的热膨胀系数,高的化学稳定瓷,其强度高达65MPa,热膨胀系数α约为4.21×-6-1[8]性和抗热震性,以及一定的机
2、械强度,因此被广泛用10℃;HamzawyEsmatMA等以Sol-gel合成作窑具、电子器件和微电子封装材料;此外,由于其具化学组成可控,颗粒细小、均匀的堇青石前驱体或干[9]有良好的吸附性能,与各种催化剂活性组分的匹配性凝胶,降低了堇青石的致密化烧结温度;蔡舒等以良好,以及孔壁薄、几何表面积大等特点,可用于制备热喷雾法制备的MgAl2.6(OH)x粉末、水玻璃和MgCl2多孔材料如蜂窝陶瓷和泡沫陶瓷,作为净化废气的理为原料,用沉淀包裹法制备堇青石前躯体粉末,经700想催化剂载体和过滤装置,用于汽车尾气净化、金属℃预烧后,在1000～1250℃烧结
3、成瓷;CristinaGhit2熔体过滤、超细粒子过滤、催化燃烧、热交换等化学加[10]ulica等以SiO2、γ2Al2O3、MgCO3为原料采用固相[1-2]工过程。反应法,以Mg(NO3)2·6H2O、AlCl3·6H2O、SiO2为一般认为,晶体的热膨胀是由于晶体化学键的键原料采用湿法,分别合成了堇青石粉体,研究了不同长、键角的变化引起的。对于堇青石陶瓷,人工合成合成工艺对合成粉体显微结构和性能的影响,将堇青方法大多得到高温稳定的六方结构(α2堇青石)。该石陶瓷的合成温度降低到1200℃。此外,对堇青石结构中,Al—O、Si—O键长受温度的影
4、响很小。文献[11]陶瓷制备器件的研究也不断展开,如:MFuji等采[3-5]的研究认为,[MgO6]八面体的热变形是堇青用原位凝固技术,制备了性能较好的高温除尘用堇青石晶体热膨胀的驱动力,造成沿a轴的膨胀和沿c轴[12]石过滤器;ParkJai-Koo等则采用机械泡沫法制的收缩,从而出现各向异性的热效应。为此,科研工备了高性能的堇青石多孔陶瓷柴油过滤器。作者运用不同的合成方法,多种离子取代手段及添加(2)以降低堇青石陶瓷的烧结温度、热膨胀系数第二相等方法,展开改善堇青石陶瓷的热各向异性,和改善其热效应为研究目标,通过添加烧结助剂形成提高其综合性能的
5、研究工作。液相或进行离子置换,研究对堇青石陶瓷烧结温度、30[13]致密化和热性能的影响。EmreYalamac等以B2O31堇青石陶瓷的研究现状为添加剂,通过高能球磨,在1000℃下制备了堇青目前,国内外对堇青石陶瓷的研究主要集中在以石陶瓷,较传统制备工艺的降低了300℃;MioTerada下3个方面:等[14]研究了Ni2+置换Mg2+制备的单相堇青石陶瓷,(1)以堇青石陶瓷的合成与制备为研究目标,通略微改变六元环的对称性,提高了其介电性能;史志过采用不同的原料及配比、合成工艺和烧结制度,研究其物相组成和反应机理,进一步讨论对其性能的影3河南省教
6、育厅基金项目(08061075)。[6][7]汪潇:男,1975年生,硕士,讲师。响。如:ZhangXuebin等、DongYingchao等以粉E2mail:wx407@126.com煤灰为原料,在1300℃左右制备了堇青石多孔陶收稿日期:2008-11-05编辑:柴剑玲2009/4耐火材料/REFRACTORIES297耐火材料/NAIHUOCAILIAO2009年第43卷[15]4+3+明等以Ce置换六元环间Al,促进堇青石形成,2堇青石陶瓷制备中存在的问题4+4+2++提高其强度。此外,以Ge、Ga、Ca、K等对堇通过对上述研究分析可以发现,
7、堇青石陶瓷的合[3-5,16]青石进行改性也有研究,具体情况如表1成与制备主要存在以下几方面的问题:所示。(1)工业化的堇青石陶瓷制备方法,多以高岭土、[3-5,16]表1堇青石的离子掺杂改性研究情况滑石或纯组分氧化物为原料,采用高温固相反应合添加剂所在位置作用及结果成。该方法具有生产工艺简单,生产效率高等优点;++重整六元环,提高其稳定性,促进堇K/Na六元环通道青石形成但其存在的最大问题就是合成温度高,能源消耗大,+-α降低,提高电绝缘性Li烧结温度达1390～1400℃,且其烧结温区很窄。如置换Mg2+,形成在一定范围内a、c均减小,α、αa、
8、αc2+Ca引入玻璃相,可以适当降低堇青石陶瓷的烧结温度,固溶体均下降2+拓宽其烧结温区,但却提高了其热膨胀
