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低膨脹陶瓷——堇青石陶瓷介紹與應(yīng)用

1.堇青石概述

堇青石(Cordierite) (2MgO·2Al2O3·5SiO2)是1925年發(fā)現(xiàn)的,作為天然礦物只有少量地存在自然界。堇青石的熱膨脹系數(shù)為2.9X10-6/℃。熔點(diǎn)約為1460℃, 具良好的熱穩(wěn)定性能。堇青石具有兩種同質(zhì)多相變體,即低溫堇青石和高溫堇青石,高溫堇青石又名印度石(Indialite) , 屬于六方晶系; 低溫堇青石即為人們通常所說的堇青石,屬斜方晶系。

2 .堇青石陶瓷的制造工藝

堇青石陶瓷通常采用兩種方法制造,一是熔融玻璃結(jié)晶法;另一種是燒結(jié)合成法。

(1)熔融玻璃結(jié)晶法

熔融玻璃結(jié)晶法是將混合均勻的配合料經(jīng)高溫熔融形成玻璃,成型后,再進(jìn)行熱處理析出晶體而制成堇青石陶瓷。這種方法要求玻璃熔制均勻,無氣泡,熔融溫度也應(yīng)高,達(dá)1600℃以上。另一種方法則在相對(duì)低溫下進(jìn)行熔制,水淬并磨成細(xì)粉,成型后進(jìn)行燒結(jié)而制得堇青石陶瓷,該法熔制溫度可在 1450℃以下進(jìn)行,成型方法可以采用干壓成型,或注漿成型,因而適宜制備形狀復(fù)雜的制品,尺寸也能控制得較為精確。

(2) 燒結(jié)法合成堇青石陶瓷

燒結(jié)法合成堇青石陶瓷是以滑石、高嶺土、氧化鋁為原料,混合均勻,通過成型后在一定的溫度下燒結(jié)而成。

堇青石陶瓷可制成蜂窩狀結(jié)構(gòu),用作汽車排氣凈化裝置,因此其成型方法可用真空練泥機(jī)擠壓成型,成型干燥后在 1400℃用6h燒結(jié)而成。

3.堇青石陶瓷的性能和用途

(1)堇青石陶瓷的性能

堇青石具有低膨脹的同時(shí),還具有低介電常數(shù)(5.3MHz) 。

(2)堇青石陶瓷的用途

用于汽車排氣凈化系統(tǒng)的催化劑載體。 一般是將堇青石陶瓷加工成具有蜂窩狀結(jié)構(gòu),有利于將直徑幾毫米的粒狀催化劑填充在蜂窩狀載體中。

堇青石陶瓷用作汽車排氣凈化器的同時(shí),還可用于一般產(chǎn)業(yè)的除臭和排煙脫氧裝置。此外,堇青石陶瓷可作為紅外線放射體,在堇青石中添加30%的焙燒物(由60% MnO2、

20% Fe2O3、10% Cu0組成), 所得到的陶瓷是高效率的紅外放射體。

堇青石陶瓷耐酸性很差,不能用于酸蝕的場(chǎng)所。

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