论文部分内容阅读
蓝晶石矿是国内稀有的非金属矿物,主要作为材料的辅料和填料使用。利用蓝晶石的特性,合理的开发利用蓝晶石对于矿物材料的研究和发展有着重要的意义。蓝晶石在高温下不可逆转化为莫来石,在转化过程中加入一定比例的催化剂就能够使双链结构的莫来石沿c轴方向定向结晶生成莫来石晶须。莫来石晶须具有耐高温、抗氧化、热膨胀系数较小、抗热震性能好等优异性能,因此,莫来石晶须在工业领域有着不可替代的作用。本课题以蓝晶石为主要原料合成莫来石晶须进行了研究。通过工艺条件实验研究表明,蓝晶石莫来石化的成核温度是1150℃,晶化生长温度为1250℃,采用AlF3作为催化剂,并采用外置催化剂的方法,反应体系为密闭体系,通过正交实验得到蓝晶石粒度、反应升温速率、催化剂添加量对莫来石晶须的影响顺序:蓝晶石粒度>催化剂添加量>反应升温速率。合成莫来石晶须的最佳条件是:蓝晶石的粒度为-325+400目,升温速率为5℃/min,AlF3的添加比例为2:10,在最佳条件下获得的莫来石晶须分布均匀稳定,晶体长径比在2030。对莫来石晶须的生长机理研究表明,以蓝晶石为主要原料合成莫来石晶须符合气-固反应机理,在莫来石晶须的顶端可以观察到平行于轴向的堆垛层错结构。对莫来石晶须生长过程中的热力学研究表明,莫来石晶体生长的过程是在保温的过程中,可以通过控制保温时间来获得不同截面积和长径比的晶须。通过研究气体过饱和度对晶须生长的影响发现,气体过饱和度太大会在反应过程中产生液相,使反应的机理发生变化,由气-固反应机理变为气-液-固反应机理。对最佳条件下合成的莫来石晶须进行热障性能和热震性能的测试,结果表明,莫来石晶须热障涂层具有良好的热障性能;添加10%莫来石晶须的陶瓷材料在1100℃下反复热震10次后,体积收缩率降低37.79%,抗折强度增加78.18%,大大地提高了材料热震性能。