以滑石粉、硅藻土和氧化鋁為原料合成堇青石粉體

R. Goren等人：以滑石粉、硅藻土和氧化鋁為原料合成堇青石粉體

【引言】

堇青石是鎂硅鋁系的重要相態之一。堇綠石陶瓷具有熱膨脹系數低、抗熱震性好、介電常數低、體積電阻率高、化學耐久性好、耐火度高、機械強度高等優點。因此，廣泛應用于汽車尾氣系統的蜂窩狀催化劑載體、集成電路板的基體材料以及耐火材料。合成堇青石的方法有固態反應法、溶膠-凝膠法和玻璃結晶法等。在這些方法中，氧化物粉末的固態燒結或玻璃粉末的結晶是常用的方法。

【成果介紹】

R. Goren等人以一批滑石粉、硅藻土和氧化鋁為原料，合成了堇青石粉體。使用Linseis的熱膨脹儀測視了樣品的線性膨脹系數，使用Linseis的同步熱分析儀L81分析了樣品的熱力學性能。用X射線衍射、差熱分析和里特維德分析對合成的堇青石燒結樣品進行了表征。X射線衍射分析顯示樣品在1300 °C燒結1小時，六角形或α-堇青石（六方堇青石）為主要相態，MgAl₂O₄尖晶石和方晶石為次要相態；而六方堇青石相態只在1350 °C燒結3小時和5小時以及1400 °C燒結1小時被觀察到。在1400 °C燒結1小時合成的樣品的密度和線性熱膨脹系數分別為2.47 g cm^-3和1.8×10^-6 °C ^-1。

【圖文導讀】

圖1 原料混合物的差熱分析圖

圖2 在（a）在1350 °C燒結3 h、（b）在1350 °C燒結3 h和（c）在1400 °C燒結1 h的堇青石X射線衍射圖譜

圖3 堇青石的觀測、計算和其他不同的圖譜

【結論】

以滑石粉、硅藻土和氧化鋁為原料，成功地合成了堇青石粉體。XRD結果表明，該合成材料在1350 °C燒結5 h后僅形成了六方堇青石。將在1350 °C燒結5 h與在1400 °C燒結1 h的試樣進行對比，發現燒結時間與燒結溫度對堇青石再結晶的改善同樣重要。且合成堇青石的密度和熱膨脹系數與理論值非常接近。