添加剂对合成堇青石的影响 添加剂对合成堇青石的影响

添加剂对合成堇青石的影响

  • 期刊名字:佛山陶瓷
  • 文件大小:346kb
  • 论文作者:曾国辉
  • 作者单位:武汉理工大学材料科学与工程学院
  • 更新时间:2020-12-06
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论文简介

2006年第4期(第 112期)佛山陶瓷9添加剂对合成堇青石的影响曾国辉(武汉理工大学材料科学与工程学院 武汉 430070)摘要本文研究了锆英砂碳酸钡、硅线石、氟化钙四种添加剂及其含量对合成堇青石晶相组成的影响。结果表明:四种添加剂的加入均提高了堇青石的含量, 且加入量都有-最佳值,分别为锆英砂2wt%、碳酸钡3wt%,硅线石2wt%、氟化钙2wt%。关键词堇青石, 合成,添加剂1前言2.1.1原料(1)苏州土:主要为合成提供氧化硅;堇青石(2Mg0.2Al203.5SiO2)具有优良的热学性能,是(2)矾土:主要为合成提供氧化铝;现代陶瓷工业、冶金工业不可缺少的原材料。董青石的合(3)滑石:主要为合成提供Mg0、Si0;成已经有近百年的历史,但仍是一项很困难的工作,这主(4)各种添加剂:A锆英砂(ZrSi04);B碳酸钡(Ba-要是因为它的生成条件比较苛刻:其生成温度与分解温度CO3);C硅线石(A10*.Si02);D氟化钙(萤石CaF2)。原料化接近,即烧成温度范围窄;在较低温度下没有明显的堇青学成分如表1所示,添加剂加入量如表2所示。石生成,提高温度又会导致大量的玻璃相生成,降低制品2.1.2坯料配方的热稳定性。。作为耐火材料,要求其具有较高的堇青石含基础坯料按以下成分配制:苏州土40wt%、滑石量.高的致密性及尽可能少的杂质。38wt%、矾土22wt%。2.1.3工艺2试验(1)配料:按上述配方进行配料;(2)细磨(干磨):将混合料于行星球磨机中磨料,干磨时加1%~3%的油酸,以防粘结,干磨时间为24h,以保证小于2.1原料及制备过程1 μ m的颗粒占15%~30%,配料均匀混合;表1原料的化 学组成(wt%)原料SiO2Fe203TiO2Ca0Mg0I.L矾土14.261. 8276. 814.033. 08苏州土47.50.9534. 400. 600. 13l6. 42滑石2. 1733.6011. 03表2添加剂的种类及加入量 (wt%)编号#0#t3+5+8#10#11中国煤化工添加剂告英砂 锆英砂锆英砂锆英砂碳酸钡碳酸钡硅线MYHCNMHG氟化钙加入量34210FOSHAN CERAMICSVol.16 No.4(Serial No.112)(3)陈腐:陈腐时间48h以上;见添加剂A对提高基础料中堇青石含量有明显作用。#1、(4)采用模压成形,混好的料加0.8%的糊精(另加水#2、#3#4样品之间横向比较:#1样品主晶相堇青石占绝大2.4%)作粘结剂,和成泥料,制成形状规则的块状样品,成多数,次晶相为莫来石相,此外样品内还有其它相;#2样品形压力58. 8~98.0MPa;主晶相仍是堇青石,次晶相为莫来石相,其主晶相强度比(5)干燥:采用烘箱烘干,以免烧成时干裂;#1样品高;#3样品主晶相为堇青石相,次晶相为莫来石、锆(6)烧成:样品放入硅钼炉中进行烧成,在低温阶段英石;#4样品主晶相是堇青石相,次晶相为莫来石、锆英(300°C)升温速度不可太快,以免因水分排出太快而引起石,几乎无其它杂峰,且锆英石含量显著增高,堇青石相则样品开裂;中温阶段升温速度可快些;高温阶段也不可过相对减少。由此可知:#2样品最为理想,堇青石含量高,杂快,此段时间是堇青石的生成阶段,升温速度过快会影响峰比较少董青石的结晶。烧成曲线见图1。(3) #5 #6样品中堇青石含量明显高于#0样,可见B1600 r添加剂效果明显。但B添加剂加入量不同,产生的杂相也200 t有所不同:#5样品主晶相为堇青石,另外有a -A1203和莫1000 I来石等杂相产生,此外还有不确定的峰值出现;#6样品杂峰明显少于#5样品,其衍射图见图3。00 I00 t)60120180240300360420480540600●-萬青石时间(min)▲一莫来石图1烧成曲线图2.2分析与讨论Jbwix Je2.2.1 X- ray衍射分析020305(5070根据理论分析烧成后试样的主晶相是堇青石,并且#6样品(3%B添加剂)的XRD图占绝大部分;其次可能出现莫来石相、刚玉相以及A.B、C、D等各添加剂形成的一系列次晶相;其余部分则是玻(4)加入C添加剂可能会引入杂质,但纵观整体效果,璃相等。(1) 图2(a)为#样品的衍射分析图。#0样品是由仍是较大地提高了堇青石相的含量,减少了杂相。综合分析纯的基础料烧结而成的,整个图谱背底较厚,主要由玻璃#7#8#9样品的XRD图谱,#8样品合成的堇青石含量最高。相组成,并且有许多小的杂峰。由图2可知:#0样品的主从图4可以看出:#8样品的主晶相为堇青石,次晶相a -A1203莫来石含量少,杂峰明显少于#7和#9样品。晶相是堇青石,次晶相主要是刚玉莫来石。(2)图2(b)为#2样品的XRD图,与#0样品相比,杂峰|明显减少,说明杂相明显减少,堇青石含量显著增大,可●冀青石.■-0-A1203 ;.▲-莫来石■-a-Al203细)物样品izi识R3C5图4#8样品(2%C添加剂)的XRD图谱●-革青石▲-莫来石(5)与#0样比,#10 #11两个样品堇青石含量都有很大的提高。与#11 样品相比,#10样品堇青石衍射峰的2(4060相对强度更高,中国煤化工2.2.2物相与真HCNMH G用比重瓶法测材料的真密度,真密度与制品中的物相图2 #0 样品(无添加剂)与#2样品(2%A添加剂)的XRD图2006年第4期(第 112期)佛山陶瓷112.95}2.85] --蒸青石2.75→-ζ▲-莫来石区2.65最2.551iWisilit J心i辫2.45020340550702. 352.257图5#10样品(2%D添加剂)的XRD图谱123添加剂的含最x(%)有很大的关系,其中某种晶相含量越多,制品密度则越接图6各添加剂量与样品密度的关系近此种物相。表3为四种晶相的理论密度。由以上分析可以看出:物相与密度的关系是极其密切表3物相的密度的,含某种物相多,样品密度就越靠近该种物相的密度,这物相堇青石A1203锆英莫来石可以作为-种辅助的分析手段。以上的结果与用XRD分析的结果是相符的。密度(g/cm')2. 53.93.13结论图6为密度(d)-添加剂量(x)关系图。由图6可知,对加入A添加剂的试样#4(4%A)样 品密度大,#2(2%A)密(1)加入实验所用的四种添加剂,均能大大提高基料度最小,这是因为随着添加剂量的增大,#4样品中锆英石中堇青石的含量,并且减少了杂质;相占的比例很大,而锆英石密度又较大,所以制品密度最(2)每一-种添加剂的加入量都有一个最合适的量,接近锆英石的密度,密度最大。#0 样品中因各杂相(a过多或过少效果都不好。四种添加剂较合适的加入量分别-A1203、莫来石等)多,杂相密度相对较大,所以密度较大,为:锆英砂2wt%,碳酸钡3wt%,硅线石2wt%,氟化钙2wt%;而#2样品中堇青石相含量最高,杂相少,而堇青石相密(3)通过对比各种添加剂所产生的作用可以看出,碳度低,故#2样品最靠近堇青石密度,密度最小。其它#1、酸钡添加剂效果最好,堇青石与标准JCPD卡能很好地吻#3样品则处于这几个密度之间,与以上规律相符。合,并且杂相很少。对含B.C、D添加剂的样品,也可得出同样的结论:添加B添加剂的#朽样品杂相多于#6样品,故其密度比#6样品高;#6样品因堇青石相最多,故杂相最少,密度最低。参考文献加入C添加剂的#9样品含杂相最多,故其密度最大。由1陈玉清,吴正,王连星.堇青石的合成及应用[J].于C添加剂密度较大,所以#7、#8、#9样品密度都比#0样中国陶瓷,1992,5品密度有所增加。加入D添加剂的#10样品杂相多,故密2郭瑞本.堇青石莫来石质低膨胀窑具的研制及应用[J].度大,而#11样品杂相少,故密度小。Effects of Additives on Synthesizing CordieriteZeng Guohui(School of Materials Science and Engineer ing Wuhan University of Technology Wuhan 430070)Abstract:The effect of additives zirconium silicate, barium carbonate, si的管化2nd their adingquatities on crystal phase and mineral composition of synthesized cordierit_per. The resultsshowed that the four additives could greatly improve the content of cordier:fH.CN M H G8 quatities areas following:zirconium silicate 2wt%, barium carbonate 3wt%, sillimanite 2wt%, IluorIte zwt%.Keywords: cordierite, synthesize, additive

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