低膨胀堇青石材料的研究

【摘要】： 本课题系统地研究了影响堇青石材料热膨胀系数的因素,主要包括组成点选取、原料控制、烧成制度、成型方法、晶核剂以及气孔率等。结果表明,为获得优质的堇青石材料,应选用低碱含量的原料,组成点一般控制在理论组成点略偏向于氧化镁和氧化铝侧。另外,对烧成工艺的研究中,大部分学者习惯集中在烧成温度、保温时间、升温速度等因素的研究,缺乏对烧成曲线本质上的改进。本课题除对烧成温度和保温时间等因素进行了进一步的研究以外,还通过对不同形式的烧成曲线的对比实验,提出一种新型的合成优质堇青石材料的烧成曲线。针对堇青石成核困难的问题,本课题详细研究了添加不同量堇青石熟料对热膨胀系数的影响。实验结果表明,熟料微粉在烧成反应中可作为晶种促进堇青石晶核的形成。利用新型的烧成曲线,在实验确定的基础配方并添加10%熟料的条件下合成了热膨胀系数为1.6~1.8×10-6/℃(Rt ~800℃)的堇青石材料。前人在探讨气孔对热膨胀系数的影响时主要是理论分析,本文通过实验进一步证明气孔率对材料性能的影响,一定数量均匀分布的小气孔确实对降低材料的热膨胀系数有利,但气孔率太高则影响材料性能,一般控制在40%左右最好。前人提出急冷可降低堇青石材料的热膨胀系数,本课题的研究结果与前人的不一致,本文以理论作了解释。本课题确定的基础配方,高温时玻璃相组成不是纯石英玻璃,而是普通硅酸盐玻璃,其热膨胀系数远大于堇青石,导致急冷后材料整体热膨胀系数增大。