以滑石粉、硅藻土和氧化铝为原料合成堇青石粉体

R. Goren等人：以滑石粉、硅藻土和氧化铝为原料合成堇青石粉体

【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1 原料混合物的差热分析图

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。