低热膨胀堇青石质陶瓷材料制备与特性研究-材料学专业论文.docxVIP

摘要 摘要 Abs Abstract 低热膨胀堇青石质陶瓷材料制备与特性研究 学 科：材 料 学 作 者： 李智强 作 者（签名）： 导 师： 谷臣清 赵敬忠 导 师（签名）： 答辩日期： 2006-3-30 摘要 分别以纯氧化物原材料，生、熟混合原材料及以（TiO2＋Al2O3）混合物与熟料为添 加剂的原材料，采用压制成型、煅烧合成的工艺技术对堇青石质陶瓷材料的制备与特性进 行了研究。经 X-射线衍射（XRD）、电子显微镜（SEM）组织结构分析及热膨胀特性测试， 结果表明：以纯氧化物为原料在≤1340℃温度下煅烧，仅可获得以低温型斜方晶系β-堇 青石为主晶相的堇青石质陶瓷材料，其热膨胀系数最低为 2.22×10-6℃-1 左右；采用生、 熟料混合原材料于 1300℃温度下煅烧，即可获得过渡型堇青石（β-堇青石＋α-堇青石）， 可使其热膨胀系数降至 1.8×10-6℃-1 左右，但是其烧成收缩率过高；而采用一定量的（TiO2 ＋Al2O3）混合物与少量熟料作添加剂制备堇青石质陶瓷材料，不仅可实现在较低煅烧温 度下（1300℃～1340℃）获得以β-堇青石＋α-堇青石为主晶相的堇青石质陶瓷材料，还 可同时显著降低堇青石的热膨胀系数，使之降至 1.6×10-6℃-1 以下，且保持低的烧成收缩 率。其机理是在煅烧过程中，熟料中的堇青石特别是其中的α-堇青石可起到“种晶”作 用，促进α-堇青石的形成。同时在煅烧过程中还可生成具有非常小的热膨胀系数，且各 向异性显著的钛酸铝相，钛酸铝相分散分布于堇青石之间可降低陶瓷体的热膨胀性。原料 中的 MgO 有助于钛酸铝的生成，并形成稳定的假板钛矿型 MgTiO5，从而抑止了钛酸铝 的分解。因此，合理控制原材料中的镁铝比也是实现降低堇青石质陶瓷热膨胀系数不可忽 略的因素。 关键词：堇青石 煅烧合成 热膨胀系数 添加剂 钛酸铝 STUDY ON THE PREPARATION AND CHARACTERISTICS OF LOW THERMAL EXPANSION CORDIERITE CERAMICS Specialty: Material Science Candidate: ZhiQiang.LI Advisor: ChenQiang.GU JingZhong.ZHAO Abstract Study pressing and calcining technology on the preparation and the characteristics of cordierite ceramics with different raw materials， pure oxide， the mixture of pure oxide and prepared cordierite powder， the raw material with the addition of the mixture of TiO2 and Al2O3 and prepared cordierite powder. Experiment on cordierite ceramics， which was prepared with three kind of different raw material mentioned before through structure analyzing with XRD and SEM， testing TEC (Thermal expansion coefficient). If with the first kind of raw material at 1340， the experimental result showed that it can prepare cordierite ceramics， but the major composition of which is low temperature B-cordierite， the TEC of which is 2.22 ×10-6℃-1. If with the second raw material，it can prepare mixed cordierite(α-cordierite ＋ β-cordierite) at 1300，and its TEC is 1.8×10-6℃-1，but its Burning shrinkage is high relatively. If with the third kind of raw material ， it not only can prepare mixed cordierite( α -cordie