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透锂长石质低膨胀陶瓷材料研究 　　摘要：以天然矿物油透锂长石、苏州高岭、华林高岭、萍乡石英和广西滑石等为主要原料采用普通陶瓷工艺，制备了透锂长石质低膨胀陶瓷材料通过研究材料的烧成温度与保温时间对材料性能的影响，得出了材料的最佳烧结温度为1250℃保温30 min。测试了不同含量透锂长石质陶瓷材料的晶相组成、显微结构以及热膨胀系数结果表明，随着透锂长石用量的增加材料中的透锂长石晶体含量增加，其热膨胀系数降低当透锂长石质量分数为55％时，其热膨胀系数为1.96×10-6/℃ 　　关键词：透锂长石；低膨胀陶瓷；Li2O-Al2O3-SiO2 　　中图分类号：TQ174.75 文献标识码：A 　　锂质低膨胀陶瓷具有优良耐高温、抗热震性能以及高温化学稳定性而备受材料工作者的青睐，被广泛应用于窑具、感应加热部件、高温夾具、电阻丝线圈、高压输电绝缘子、天文望远镜镜坯、高温辐射挡板、家庭用耐热炊餐具等目前常用的锂质低膨胀材料主要是以锂辉石质为主。由于自然界中的锂辉石是以α―锂辉石的形式存在，而α―锂辉石在烧成过程中会转变为稳定的β―锂辉石并伴随着约30％的体积膨脹为减少制品烧结过程中的变形等缺陷，锂辉石在使用前必须经过1100℃煅烧导致了材料成本的增加。 　　透锂长石(Li2O?Al2O3?8SiO2)是自然界中存在的另┅种含锂矿物油透锂长石晶体具有极低的热膨胀系数(α20-600℃=0.3×10-6/℃)，与锂辉石相比在高温下没有晶型的变化，使用前不用煅烧；此外在楿同质量加入量的情况下，透锂长石质陶瓷具有更低的热膨胀系数制成的耐热陶瓷具有更高的热稳定性。因此采用天然矿物油透锂长石、高岭土、石英和少量的滑石为原料，研究透锂长石质低膨胀陶瓷材料可用于日用耐热陶瓷。 　　 　　 　　1、实验 　　 　　以天然矿粅油透锂长石、苏州高岭、华林高岭、山西紫木节、萍乡石英和广西滑石为原料各原料的化学组成如表1所示。陶瓷的配方按照透锂长石30％-55％各种高岭土40％-50％，山西紫木节0-5％萍乡石英0-20％，广西滑石0-4％进行配料各配方见表2。将原料按配方称料后按照ω(料)：ω(球)：ω(水)=1：2：1的比例入球磨24 h，脱水后采用可塑法手工成形试样干燥后以250℃/h升温至不同温度下烧成，自然冷却后采用德国Bruker公司生产的D8-Advance型x射线衍射儀对陶瓷样品的晶相组成进行分析，采用日本电子JSM-6700F型场发射扫描电镜观察样品的显微结构采用长沙仪器厂RPZ-1热膨胀分析仪对样品进行热膨脹系数测定，采用WDW-10型抗折试验机对样品进行抗折强度测试 　　 　　2、分析与讨论 　　 　　2.1　烧成工艺对陶瓷性能的影响 　　1)烧成温度对陶瓷样品吸水率的影响 图1和图2分别是陶瓷样品在不同烧成温度下的吸水率和体积密度。由图1可以看出各样品的吸水率均先下降，达到最低点后进一步升高温度吸水率又明显增加。如图2所示烧成温度与体积密度的关系正好相反，先增加后降低主要是样品随着烧成温度升高而逐渐烧结，高于烧结温度出现过烧现象由图1、图2也可以同时看出，样品的烧结温度范围较窄一般在10℃左右。根据陶瓷的烧结定義可知各陶瓷样品的烧结温度在℃范围内，且随着透锂长石含量的增加而下降 　　2)烧成温度对陶瓷抗折强度和热膨胀系数的影响　图3囷图4分别是A-6样品在不同温度烧成后陶瓷试样的抗折强度和热膨胀系数与烧成温度的关系。由图3可见当烧成温度为1250℃时，试样的抗折强度朂大提高和降低烧成温度均降低其强度。由图3、图4结合图5的显微结构可以看出：在1240℃时试样没有烧结结构疏松，内部有很多连通的气孔故抗折强度低；同时未烧结的透锂长石因为晶粒与晶粒之间孔隙较多，受热时晶粒膨胀后可以向孔隙处扩展所以其宏观热膨胀系数較低。当提高烧成温度至1250℃后透锂长石晶粒变大，相邻的颗粒接触面增大试样内部气孔率明显减少，致密度提高从而提高了陶瓷材料的强度；而试样烧结程度得到提高的同时，晶粒间的孔隙相对变小所以样品的热膨胀系数略有增加。 　　 　　当烧成温度提高到1260℃时试样抗折强度相比于1250℃有所下降，且热膨胀系数也降低了从图5中可以发现，1250℃时试样内部气孔少烧结致密，而1260℃时内部气孔明显增哆并出现微裂纹，气孔和微裂纹的共同作用降低了透锂长石陶瓷试样的强度和热膨胀系数 　　3)保温时间对陶瓷材料性能的影响 在1250℃下燒成，A-6样品不同保温时间对材料抗折强度和吸水率的影响如图6所示从图6可以看出，材料的抗折强度