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堇青石

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【引言】

堇青石是镁硅铝系的重要相态之一。堇绿石陶瓷具有热膨胀系数低、抗热震性好、介电常数低、体积电阻率高、化学耐久性好、耐火度高、机械强度高等优点。因此,广泛应用于汽车尾气系统的蜂窝状催化剂载体、集成电路板的基体材料以及耐火材料。合成堇青石的方法有固态反应法、溶胶-凝胶法和玻璃结晶法等。在这些方法中,氧化物粉末的固态烧结或玻璃粉末的结晶是最常用的方法。

 

【成果介绍】

R. Goren等人以一批滑石粉、硅藻土和氧化铝为原料,合成了堇青石粉体。使用Linseis的热膨胀仪测视了样品的线性膨胀系数,使用Linseis的同步热分析仪L81分析了样品的热力学性能。用X射线衍射、差热分析和里特维德分析对合成的堇青石烧结样品进行了表征。X射线衍射分析显示样品在1300 °C烧结1小时,六角形或α-堇青石(六方堇青石)为主要相态,MgAl2O4尖晶石和方晶石为次要相态;而六方堇青石相态只在1350 °C烧结3小时和5小时以及1400 °C烧结1小时被观察到。在1400 °C烧结1小时合成的样品的密度和线性热膨胀系数分别为2.47 g cm-3和1。8×10-6 °C -1

 

【图文导读】

图片 (1).png

图1 原料混合物的差热分析图

图片 (2).png 

 图2 在(a)在1350 °C烧结3 h、(b)在1350 °C烧结3 h和(c)在1400 °C烧结1 h的堇青石X射线衍射图谱

 

图3 堇青石的观测、计算和其他不同的图谱

 

【结论】

以滑石粉、硅藻土和氧化铝为原料,成功地合成了堇青石粉体。XRD结果表明,该合成材料在1350 °C烧结5 h后仅形成了六方堇青石。将在1350 °C烧结5 h与在1400 °C烧结1 h的试样进行对比,发现烧结时间与烧结温度对堇青石再结晶的改善同样重要。且合成堇青石的密度和热膨胀系数与理论值非常接近。


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