摘要:本文使用代表性样品研究了位于西班牙安达卢西亚西部的原始高岭土矿床。表征方法包括 X 射线衍射 (XRD)、X 射线荧光 (XRF)、筛分和沉降粒度分析以及热分析。确定了陶瓷性能。在一些测定中,我们使用了来自 Burela(西班牙卢戈)的商用高岭土样品,用于陶瓷工业,以便进行比较。高岭土矿床是由富含长石的岩石蚀变形成的。这种原始高岭土被用作当地陶瓷和耐火材料制造的添加剂。然而,之前没有关于其特性和烧成性能的研究。因此,本研究的意义在于对这一主题进行科学研究并评估其应用可能性。用水冲洗原始高岭土,以增加所得材料的高岭石含量,从而对岩石进行富集。结果表明,XRD 测定原料中的高岭石含量为 20 wt%,其中粒径小于 63 µ m 的颗粒占 ~23 wt%。粒径小于 63 µ m 部分的高岭石含量为 50 wt %。因此,通过湿法分离可以提高该原料高岭土的高岭石含量。但该高岭土被视为废高岭土,XRD 鉴定为微斜长石、白云母和石英。通过热膨胀法 (TD)、差热分析 (DTA) 和热重法 (TG) 进行热分析,可以观察到高岭石的热分解、石英相变和烧结效应。将该原料高岭土的压制样品、水洗获得的粒径小于 63 µ m 的部分以及用锤磨机研磨的原料高岭土在 1000-1500 ◦ C 范围内的几个温度下烧制 2 小时。测定并比较了所有这些样品的陶瓷性能。结果表明,这些样品在烧结过程中呈现渐进的线性收缩,小于 63 µ m 的部分的最大值约为 9%。总体而言,烧成样品的吸水率从 1050 ◦ C 时的约 18-20% 下降到 1300 ◦ C 烧成后的几乎为零,随后实验值有所上升。在 1350 ◦ C 烧成 2 小时后,开孔气孔率几乎为零,并且在研磨的生高岭土样品中观察到的体积密度达到最大值 2.40 g/cm 3。对烧成样品的 XRD 检查表明,它们由高岭石热分解产生的莫来石和原始样品中的石英组成,除玻璃相外,它们还是主要晶相。在 1300–1350 ◦C 下烧结 2 小时,可获得完全致密或玻璃化的材料。在本研究的第二步中,研究了之前研究的有希望的应用,即通过向该高岭土样品中加入氧化铝(α-氧化铝)来增加莫来石的含量。混合物的烧结,在湿法加工条件下,用这种高岭土和 α-氧化铝制备的莫来石,通过在高于 1500 ◦ C 的温度下反应烧结 2 小时,使莫来石的相对比例增加。因此,可以使用这种高岭土制备莫来石耐火材料。这种高铝耐火材料的加工有利于预先进行尺寸分离,从而增加高岭石含量,或者更好地对原料高岭土进行研磨处理。
摘要:熔融生长氧化铝基复合材料因其在航空航天应用方面的潜力而受到越来越多的关注;然而,快速制备高性能部件仍然是一个挑战。本文提出了一种使用定向激光沉积(DLD)3D 打印致密(< 99.4%)高性能熔融生长氧化铝-莫来石/玻璃复合材料的新方法。系统研究了复合材料的关键问题,包括相组成、微观结构形成/演变、致密化和力学性能。利用经典断裂力学、格里菲斯强度理论和固体/玻璃界面渗透理论分析了增韧和强化机制。结果表明,复合材料由刚玉、莫来石和玻璃或刚玉和玻璃组成。随着初始粉末中氧化铝含量的增加,由于成分过冷度的减弱和小的成核过冷度,刚玉晶粒逐渐从近等轴枝晶演变为柱状枝晶和胞状结构。氧化铝含量为 92.5 mol%时显微硬度和断裂韧性最高,分别为 18.39±0.38 GPa 和 3.07±0.13 MPa·m 1/2 ;氧化铝含量为 95 mol%时强度最高,为 310.1±36.5 MPa。强度的提高归因于微量二氧化硅掺杂提高了致密性,同时消除了残余应力。该方法揭示了利用 DLD 技术制备致密高性能熔融生长氧化铝基复合材料的潜力。关键词:激光;增材制造;氧化铝;莫来石;微观结构;力学性能
摘要:采用固相合成、研磨、压制和烧结工艺制备了含有堇青石、莫来石、SiO 2 玻璃和 SiO 2 -B 2 O 3 -Al 2 O 3 - BaO-ZrO 2 玻璃的玻璃陶瓷复合材料。使用加热显微镜、差示热分析、热重法、扫描电子显微镜、能量色散光谱、X 射线衍射分析、阻抗谱、透射法和时域光谱 (TDS) 检查了 Hz-MHz、GHz 和 THz 范围内的热行为、微观结构、成分和介电性能。获得的基板表现出 4.0-4.8 的低介电常数。自发形成的封闭孔隙取决于烧结条件,被认为是降低有效介电常数的一个因素。
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