堇青石是鎂硅鋁系的重要相態(tài)之一。堇綠石陶瓷具有熱膨脹系數(shù)低、抗熱震性好、介電常數(shù)低、體積電阻率高、化學(xué)耐久性好、耐火度高、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。因此，廣泛應(yīng)用于汽車尾氣系統(tǒng)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(tài)反應(yīng)法、溶膠-凝膠法和玻璃結(jié)晶法等。在這些方法中，氧化物粉末的固態(tài)燒結(jié)或玻璃粉末的結(jié)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(shù)，使用Linseis的同步熱分析儀L81分析了樣品的熱力學(xué)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(jié)樣品進(jìn)行了表征。X射線衍射分析顯示樣品在1300 °C燒結(jié)1小時(shí)，六角形或α-堇青石（六方堇青石）為主要相態(tài)，MgAl₂O₄尖晶石和方晶石為次要相態(tài)；而六方堇青石相態(tài)只在1350 °C燒結(jié)3小時(shí)和5小時(shí)以及1400 °C燒結(jié)1小時(shí)被觀察到。在1400 °C燒結(jié)1小時(shí)合成的樣品的密度和線性熱膨脹系數(shù)分別為2.47 g cm^-3和1.8×10^-6 °C ^-1。

【圖文導(dǎo)讀】

圖1 原料混合物的差熱分析圖

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

圖3 堇青石的觀測、計(jì)算和其他不同的圖譜

【結(jié)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(jié)果表明，該合成材料在1350 °C燒結(jié)5 h后僅形成了六方堇青石。將在1350 °C燒結(jié)5 h與在1400 °C燒結(jié)1 h的試樣進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)燒結(jié)時(shí)間與燒結(jié)溫度對堇青石再結(jié)晶的改善同樣重要。且合成堇青石的密度和熱膨脹系數(shù)與理論值非常接近。