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钛酸铝的稳定化及钛酸铝—莫来石窑具的制备

周传雄  
【摘要】: 钛酸铝陶瓷是集低热膨胀系数和高熔点为一体的新型陶瓷材料,是目前低膨胀材料中耐高温性能最好的一种。但同时该材料也存在着两大致命弱点:一是晶体在各个晶轴方向上的差异很大,导致在冷却时产生大量微裂纹,机械强度很低;二是在750~1300℃区间易分解为金红石和刚玉相,失去了钛酸铝的优良性能,因而大大限制了这种材料的推广应用前景。 本文采用X射线衍射分析材料的物相组成,测定了钛酸铝的热分解率,计算了钛酸铝的晶格常数值,观察了试样的显微结构,研究了烧成温度和莫来石含量对钛酸铝—莫来石复相材料性能的影响,通过引入添加剂和两相复合的方法研究了钛酸铝的热稳定性,探明了钛酸铝热分解的抑制机理。并采用合成的钛酸铝—莫来石复相材料进行了钛酸铝—莫来石窑具的制备研究。 通过引入氧化铁和与莫来石进行复合,钛酸铝具有较好稳定性。由于莫来石与钛酸铝晶粒结构与性能的差异,使钛酸铝晶粒受到周围莫来石晶粒的热应力作用,使得钛酸铝晶格不易产生畸变,提高了钛酸铝的热稳定性。莫来石的添加量以30%~50%为宜。引入氧化铁后,由于Fe~(3+)、Si~(4+)离子进入钛酸铝晶格取代Al~(3+)和Ti~(4+),增大了钛酸铝的晶格常数c值,降低了钛酸铝晶格的畸变程度,使钛酸铝晶格趋于稳定,提高了钛酸铝的热稳定性。本文制得莫来石添加量为30%的钛酸铝—莫来石复相材料在1600℃烧成时的热膨胀系数为2.03×10~(-6)/℃,20~1300℃。 采用合成的钛酸铝—莫来石复相材料,制备了钛酸铝—莫来石窑具,并研究了窑具制品配方与烧成温度对窑具制品性能的影响,探讨了热处理对钛酸铝—莫来石窑具制品强度的影响,制得了抗热震性优良的钛酸铝—莫来石窑具制品。


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