不同硅源原位合成莫来石及其性能

分别选用煤矸石、粉煤灰、黄沙、苏州土为硅源,工业氢氧化铝为铝源,氟化铝和五氧化二钒为添加剂,通过固相反应法原位合成了具有莫来石晶相的样品.采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对试样的物相结构和微观形貌进行了分析,研究了在不同的硅源下制备的试样性能及其结构的特征变化.结果表明:利用苏州土作为硅源能够合成具有针状形貌的莫来石晶相,分别以煤矸石和黄沙作为硅源合成了具有柱状形貌的莫来石和片状形貌的氧化铝晶相,而以粉煤灰作为硅源合成的主晶相为柱状的莫来石;并分别对不同硅源制备的试样的体积密度、显气孔率以及抗折强度进行了分析,探讨了莫来石的形成机理.     

透辉石增韧补强氧化铝基陶瓷材料烧结动力学和烧结机制

研究了透辉石增韧补强Al2O3,基陶瓷材料的无压烧结致密化过程,根据压坏烧结时烧结温度和保温时间对线收缩率的影响,计算了复合材料液相烧结的表观激活能Q,得出其致密化机理为扩散机制控制.建立了透辉石增韧补强Al2O3,基陶瓷材料的烧结动力学方程,并由特征指数n值对比研究了它们的烧结致密化机制.纯Al2O3陶瓷材料烧结过程中的物质迁移机制由体扩散控制;透辉石增韧补强Al2O3基陶瓷材料烧结过程中的物质迁移机制既有体扩散,也有晶界扩散.     

透辉石微晶玻璃的低温烧结制备及性能表征

以废弃建筑玻璃为主体原料,将废玻璃粉、高岭土和氧化镁进行球磨混和,压制成型后直接烧结,在低温下成功制备出具有单一透辉石晶相结构的微晶玻璃.采用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜等测试手段,研究了MgO加入量和烧结温度对微晶玻璃样品的晶相组成、显微结构及性能等的影响.结果表明:随着MgO加入量的增多以及烧结温度的升高,微晶玻璃的体积密度和抗弯强度均呈现先增大后减小的趋势.MgO加入量和烧结温度的提高可以有效促进透辉石晶相的析出.当MgO加入量为4;、975℃烧结2 h时所制备得到的透辉石微晶玻璃性能最好,其体积密度为2.395 g·cm-3,抗折强度102.1 MPa.     

二氧化锰添加剂对莫来石相发育及性能影响

以氧化铝和二氧化硅作为原料,二氧化锰作为添加剂,在烧结温度1300℃时,研究了不同二氧化锰添加量制备所得试样的结构和性能,通过对试样物相组成、显微结构、体积密度、显气孔率和抗折强度五方面的分析,研究了二氧化锰作为添加剂对莫来石相的形成、发育和性能的影响,并分析了莫来石相形成和发育过程中二氧化锰的作用机理.结果表明:MnO2的添加能促进固相烧结反应,降低烧结温度,抑制石英相的生长,促进莫来石相的形核和发育.同时在烧结过程中Mn4+能够加快晶粒生长.     

锰矿粉掺量对莫来石-刚玉质陶粒支撑剂结构及性能的影响

以阳泉产三级铝矾土与粘土为原料,锰矿粉为烧结助剂,于1420℃下制备了莫来石-刚玉质陶粒支撑剂,讨论了锰矿粉含量对支撑剂样品结构及性能的影响.结果表明:随锰矿粉掺量的增加,支撑剂样品的主晶相莫来石颗粒形状由针状变为柱状,晶粒尺寸逐渐变大,并且刚玉相衍射峰强度增加;当锰矿粉掺量为4wt;时,试样的性能最佳:视密度2.998 g/cm3,体积密度1.62 g/cm3以及52 MPa闭合压力下的破碎率8.13;.     

烧结温度对添加复合助剂制备莫来石-刚玉基陶粒支撑剂性能的影响

为了降低陶粒支撑剂的烧结温度,本文以低品位铝矾土和粘土为主要原料,通过添加复合助剂锰矿粉及白云石制备陶粒支撑剂,并研究烧结温度对陶粒支撑剂结构、性能的影响.在烧结过程中发现,引入一定量的锰矿粉和白云石后,在陶粒内部会形成适量液相,可以填充孔隙,包覆于莫来石和刚玉晶粒间促进晶体的生长发育,从而形成致密结构.当烧成温度为1310℃时,制备得到的支撑剂体积密度与视密度分别为1.65 g/cm3和2.99 g/cm3,52 MPa闭合压力下破碎率为8.97;,符合石油天然气行业标准对低密、高强陶粒支撑剂的要求,说明复合助剂在降低烧结温度的前提下还能够提高支撑剂抗破碎能力.     

不同铝硅比对莫来石材料显微结构及性能的影响

选用铝矾土作为铝源,煤矸石为硅源,氟化铝和五氧化二钒为添加剂,通过固相反应原位制备了主晶相为莫来石相的晶体.利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜以及相应的EDS等手段对莫来石进行了表征分析,并考察了在不同铝硅比的条件下对所制试样的显气孔率、吸水率、体积密度、抗折强度以及显微结构的变化特征.结果表明:当铝矾土与煤矸石的铝硅摩尔比为3.05:2时,显气孔率为23.6;、吸水率为10.55;、体积密度为2.3 g/cm3、抗折强度为114 MPa,试样的综合性能最优.     

无压烧结制备透辉石/AlTiB增韧补强氧化铝基结构陶瓷材料

采用温度梯度无压烧结工艺制备了透辉石/AlTiB增韧补强Al2O3基结构陶瓷材料,探讨了其致密化烧结特性,并对其力学性能进行了测试和分析.研究了透辉石/AlTiB增韧补强Al2O3基结构陶瓷材料的微观结构,并分析了其力学性能和微观结构与透辉石含量的关系.结果表明:与纯Al2O3相比,透辉石/AlTiB增韧补强Al2O3基结构陶瓷材料的力学性能得到明显提高,其中添加6;(体积百分含量,下同)透辉石和4;AlTiB的Al2O3基结构陶瓷材料获得较好的综合力学性能,其硬度、抗弯强度和断裂韧性分别达到16.02 GPa、370 MPa和5.11 MPa·m1/2.力学性能提高的主要原因为:添加相与Al2O3基体之间界面反应的发生以及透辉石和AlTiB对复合材料的协同晶粒细化效应.     

氧化硅/莫来石陶瓷型芯的析晶行为及性能研究

采用电熔莫来石、烧结莫来石作为硅基陶瓷型芯的矿化剂,制备了氧化硅/莫来石陶瓷型芯,并与未添加矿化剂的陶瓷型芯进行对比.相比于电熔莫来石,烧结莫来石中碱金属、碱土金属杂质含量较高,对石英玻璃的析晶促进作用明显,显著降低了陶瓷型芯的结晶活化能,但过多的杂质作为网络修饰体增大了陶瓷型芯的高温变形.而电熔莫来石既可以在一定程度上促进石英玻璃析晶,还可以提高型芯的高温抗变形能力.加入10wt;电熔莫来石的陶瓷型芯收缩率为0.73;,气孔率30.5;,室温强度18.9 MPa,高温蠕变0.3 mm,能够满足空心叶片的浇注需求.     

纳米η-Al2O3无压烧结制备单相氧化铝陶瓷

采用99;纳米η-Al2O3为原料,无压烧结制备单相氧化铝陶瓷,通过TG-DSC、XRD和SEM等手段对试样进行分析和表征,并测试其力学性能.结果表明:纳米η-Al2O3 1084.8℃时转变为α-Al2O3,转变温度小于理论转变温度;晶型转变释放的能量能够降低氧化铝陶瓷的烧结温度,1550℃时试样的相对密度达91.48;,显气孔率为2.45;,断裂韧性较高.由于η-Al2O3的密度小于α-Al2O3,无压烧结时试样发生晶型转变产生体积收缩,致密性较低,直接用η-Al2O3制备致密的单相Al2O3陶瓷较为困难.