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堇青石

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【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最常用的方法。

 

【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】

圖片 (1).png

圖1 原料混合物的差熱分析圖

圖片 (2).png 

 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。


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