堇青石-假蓝宝石复相陶瓷的介电性能

以氧化铝、碱式碳酸镁和二氧化硅为原料,用固相合成法制备了堇青石-假蓝宝石复相陶瓷材料.用阿基米德法测量了其开口气孔率,用X射线衍射仪研究了该材料成分组成.测试其介电性能,并重点分析讨论了气孔率、假蓝宝石含量、烧结助剂含量、晶格常数对此复相材料的介电性能的影响.结果表明,该材料具有低的介电常数和较小的介电损耗,介电常数ε＜7.0,介电损耗tgδ＜10-3.

镁质黏土对碳化硅-堇青石复相陶瓷结构及性能影响

采用烧结法制备碳化硅-堇青石复相陶瓷。利用TG-DTA分析仪确定原料组成的热行为和反应机理,XRD确定晶相组成,SEM观察形貌结构,PCY高温卧式膨胀仪测定热膨胀系数。结果表明,800℃制备的添加镁质黏土复相陶瓷的抗折强度从0.84 MPa提高到1.91 MPa,表明加入镁质黏土能够提高复相陶瓷在烧制过程中的强度;在1300℃烧结温度下,添加镁质黏土试样的抗折强度从37.25 MPa提高到40.61 MPa,气孔率从19%降低到16%,体积密度从1.63 g/cm^(3)提高到1.64 g/cm^(3),热膨胀系数从2.958×10^(-6)℃^(-1)降低到2.789×10^(-6)℃^(-1),表明添加镁质黏土对复相陶瓷性能有所改善,堇青石结晶度更高,致密度更好。

堇青石-莫来石复相储热陶瓷与PCM相容性研究

以煅烧铝矾土、滑石及石英为原料,采用挤出成型,制备堇青石-莫来石复相蜂窝陶瓷,用这种显热储热陶瓷(简称基体)封装PCM制备潜热/显热复合储热材料。设计F系列封装剂配方组成,选择PCM为Al Si20、Na2SO4,制得PCM/蜂窝陶瓷复合储热材料,热震循环(200~900℃)30次,每次循环在900℃保温12 h。利用XRD、SEM、TG-DSC等分析相组成、微观结构、封装剂与基体结合性、基体与PCM相容性、复合储热材料的相变温度及相变焓。结果表明,经1440℃烧成的蜂窝陶瓷,Wa、Pa、D及a轴抗压强度分别为2.38%、6.32%、2.65 g/cm^3,25.77 MPa;XRD显示相组成为堇青石、莫来石及少量镁铝尖晶石;30次热震后,Wa、Pa略有升高,D及σa略有降低。封装剂剪切强度测定结果表明,封装剂F2与基体结合强度最大,达2.53 MPa,SEM显示F2与基体结合良好。热震循环30次后,基体断面SEM图表明,PCM无渗漏。TG-DSC结果表明,经30次热循环后,Al Si20/蜂窝陶瓷复合储热材料的相变范围为571.7~583.5℃,峰值为578.3℃,峰值温度偏移不超过0.7%。复合储热材料具有优良的储热性能。

太阳能热发电用堇青石-莫来石储热陶瓷的研制

以煅烧铝矾土、滑石和石英为原料,设计太阳能热发电储热用原位合成堇青石-莫来石复相陶瓷组成并制备样品,采用XRD、SEM等现代测试技术对样品的性能及微结构进行研究。探讨样品相组成及微观结构对储热陶瓷样品抗热震和储热性能的影响。结果表明,原位合成四方柱状莫来石结合原位合成条柱状堇青石可显著提高样品的抗热震性能和储热性能;经1450℃烧成的堇青石-莫来石复相储热陶瓷样品热膨胀系数为3.64×10^(-6)K^(-1)(室温~850℃);储热密度为1416 kJ/kg(0~800℃);热震30次(室温~800℃,气冷)不开裂,且热震后抗折强度增长了28.11%。满足太阳能热发电显热储热材料的要求。

原位合成镁铝尖晶石-堇青石复相陶瓷的研究

为了提高锂离子电池正极材料用匣钵的使用寿命,以桂广滑石、鹤壁煅烧铝矾土和鹤壁堇青石熟料为原料,采用原位合成技术制备了镁铝尖晶石-堇青石复相陶瓷。测试和分析了烧结样品的吸水率、气孔率、体积密度、抗折强度、抗热震性能、物相组成以及显微结构。实验结果表明,采用原位合成的镁铝尖晶石-堇青石复相陶瓷的晶粒分布均匀、结合紧密,明显提高了样品的抗热震性和耐腐蚀性。最佳配方为经1 360℃烧成的A2样品（桂广滑石47.72%、煅烧铝矾土46.49%、堇青石熟料5.79%）,其吸水率为0.37%、气孔率为0.95%、体积密度为2.59g/cm3、抗折强度为114.12 MPa。堇青石熟料的最佳添加量为5.79%,添加少量堇青石熟料起到晶核剂作用,同时能够显著地降低样品的吸水率和气孔率,提高样品的体积密度、抗折强度和抗热震性能,拓宽样品的烧成范围。通过XRD和SEM分析表明,烧成样品的相组成为堇青石和镁铝尖晶石,样品的晶体发育比较完善,堇青石呈六方柱状,纵横交错排列,镁铝尖晶石呈颗粒状,分布于堇青石晶粒之间。30次热震（1 100℃～室温）后经1 360℃烧成的A2样品的相组成没有明显的变化,抗热震性能较优。

Y_(2)O_(3)对原位合成堇青石-莫来石复相太阳能储热陶瓷的烧结性能影响

以天然矿物为原料,Y_(2)O_(3)为烧结助剂,采用无压烧结法原位合成了堇青石-莫来石复相太阳能储热陶瓷。采用XRD,FE-SEM等测试方法系统地研究了样品的结构与性能,探讨了Y_(2)O_(3)对样品烧结性能的影响机理。研究发现,添加少量的Y_(2)O_(3)可有效地改善复相陶瓷的烧结性能,提高致密度和力学性能。当Y_(2)O_(3)添加量为质量分数1.5%时,复相陶瓷样品的吸水率仅为0.02%,体积密度为2.46g/cm^(3),抗折强度达107.07MPa。Y_(2)O_(3)的助烧机理是Y^(3+)进入堇青石晶格中,置换结构中的Mg^(2+),并在堇青石结构中产生间隙O2-缺陷或Mg^(2+)空位缺陷,形成晶格畸变,提高了晶格扩散速率,有利于烧结致密化。