用礬土和輕燒氧化鎂合成礬土基復(fù)相材料的研究.pdf

1、中國(guó)的鋁礬土和菱鎂礦儲(chǔ)量居世界首位，品位位于前列。但是，由于不合理開采和利用，及鋁行業(yè)的快速發(fā)展，使我國(guó)的礬土原料日趨緊張。充分利用有限的礬土資源，發(fā)展優(yōu)質(zhì)合成原料，應(yīng)成為今后技術(shù)發(fā)展的方向。將兩相或多相材料復(fù)合，可充分發(fā)揮材料的綜合性能。礬土基復(fù)相材料就是以礬土為主要原料，加入其他有益氧化物，通過一系列工藝，形成的多相材料。本文初步探討了在不同等級(jí)的礬土中加入MgO的物相變化規(guī)律，在此基礎(chǔ)上研究以礬土和輕燒氧化鎂為原料制備礬土基復(fù)相材

2、料，并對(duì)礬土基復(fù)相材料的常溫性能和高溫性能進(jìn)行了初步研究。
　　本工作選擇在Al2O3含量為60％、70%、80%的均化過的生礬土（即60、70、80礬土）中加入MgO（MgO以輕燒氧化鎂的形式加入），進(jìn)行了一系列多個(gè)配方、多個(gè)熱處理溫度的試驗(yàn)，并用 X射線衍射儀對(duì)燒后試樣的物相組成進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在80礬土中加入5%-25%MgO的試樣燒后的主晶相分別是剛玉和鎂鋁尖晶石或者僅有鎂鋁尖晶石；MgO加入量為30%時(shí)，主晶相為

3、鎂鋁尖晶石和鎂橄欖石。在70礬土中加入5%-30% MgO后，試樣的物相組成在MgO-Al2O3-SiO2三元相圖處于△Al2O3-A3S2-MA、△MA-M4A5S2-M2A2S5、△MA-M2S-M2A2S5三個(gè)相區(qū)中。60礬土中加入5%-30%的MgO，試樣的物相組成落在△M2A2S5-A3S2-MA、△A3S2-M4A5S2-M2A2S5、△M2A2S5-MA-M4A5S2、△MA-M2S-M2A2S5四個(gè)相區(qū)中。這說明以礬土和

4、輕燒氧化鎂為原料有可能合成多種復(fù)相材料。
　　通過控制原料配比和調(diào)整煅燒制度，制備了幾種復(fù)相材料，分別是：在60礬土中加入5%的MgO（試樣B60M5），在1300℃保溫6h煅燒（B60M5L），制備莫來石-堇青石復(fù)相材料；在1450℃煅燒（B60M5H），可以制備出莫來石-鎂鋁尖晶石復(fù)相材料。在70和80礬土中加入30%的 MgO（試樣 B70M30和B80M30），分別在1450℃和1500℃保溫3h煅燒，制備鎂鋁尖晶石-鎂橄

5、欖石復(fù)相材料。在70礬土中加入25%的MgO（試樣B70M25），在1300℃保溫6h煅燒和在60礬土中加入20%的MgO（試樣B60M20），在1300℃保溫3h煅燒，制備出鎂鋁尖晶石-堇青石復(fù)相材料。
　　用掃描電鏡觀察燒后試樣的顯微結(jié)構(gòu)，并初步檢測(cè)了復(fù)相材料的常溫性能和高溫性能。作為對(duì)比，選擇燒結(jié)莫來石和堇青石細(xì)粉以75：25的比例混合，也在1300℃保溫6h煅燒（試樣0＃）。結(jié)合顯微結(jié)構(gòu)和各項(xiàng)性能分析可知：對(duì)于莫來石-堇青

6、石復(fù)相材料來說，試樣B60M5L與參照試樣0＃相比，性能相差不大；對(duì)于鎂鋁尖晶石-鎂橄欖石復(fù)相材料來說，試樣B80M30晶體發(fā)育完整，晶體間直接結(jié)合程度高，且非晶相少，與試樣 B70M30相比，性能相對(duì)較好；對(duì)于鎂鋁尖晶石-堇青石復(fù)相材料來說，試樣B70M25結(jié)構(gòu)致密，晶體發(fā)育完整且分布均一，試樣B60M20中的晶粒小且發(fā)育不完整，但由于試樣B60M20中的堇青石含量較高，熱震性能較好；用試樣B60M5H合成的莫來石-鎂鋁尖晶石復(fù)相材料