湖北耐火材料厂家 | 堇青石和莫来石在窑具、陶瓷方面的应用
发布时间：2023/10/25 作者： admin
堇青石-莫来石具有良好的热膨胀性和热震稳定性等高温性能，堇青石-莫来石复合材料应用广泛，特别是在以下几个方面：
(1)在窑具方面的应用
窑具是在陶瓷产品和磁性材料的烧成工序中起支撑和保护作用的一种异型耐火材料，对陶瓷制品的质量和陶瓷工业能耗有着非常重要的影响，主要包括匣钵、棚板、垫饼、立柱和推板等。窑具的性能直接影响到陶瓷等被烧成对象的质量和生产成本，一般窑具材料应具备以下基本性能：高耐火性、良好的抗热震性及化学稳定性；常温和高温强度大，因为窑具的作用之一就是承重，须经受住制品及窑具本身的负荷，高强度窑具材料可使窑具做得又轻又薄，以提高装窑密度，改善制品质量；良好的导热性和低蓄热性；外观规整，尺寸准确。
堇青石质材料具有热膨胀系数小和抗热震性优异的特点，被国内外厂商普遍应用于陶瓷窑具上，而窑具的抗热震性是决定窑具寿命的关键参数，当主要材质决定后，提高窑具抗热震性须从其显微结构出发，使其具有高的弹性模量、断裂表面能和热传导率，低的热膨胀系数等，提高抗热震性可以通过减小热膨胀引起的热应力、形成微裂纹网络及引入颗粒间的界面断裂时的耗能机制来实现，通过掺杂红柱石引入界面断裂时的耗能机制可以进一步改善堇青石质窑具的抗热震性。
堇青石虽热膨胀系数小、热稳定性好，但其荷重软化温度低，使用温度范围小。莫来石、碳化硅等制品虽高温性能好，但其成本高。利用红柱石在高温下的莫来石化作用，通过添加SiC及少量人工合成莫来石能明显改变堇青石质陶瓷窑具材料的组织结构，提高高温性能，降低窑具材料的成本[90]。堇青石和堇青石-莫来石质窑具结构中堇青石属环状结构硅酸盐，由于结构中四面体联结为特殊螺旋状的六元环，故结构中有较大空隙，当质点受热时，可向空隙处振动，所以堇青石质窑具有热膨胀系数小和抗热震性优异的特点。但是，堇青石是一种不稳定的化合物，可分解为莫来石和玻璃相，且烧成温度范围狭窄，高温性能较差。而莫来石材料耐火度高，高温稳定性好，堇青石与莫来石两者热膨胀系数的不匹配，在两相接口形成微裂纹，使得材料具有优良的抗热震性及较好的高温性能。因此，目前国内外陶瓷窑具普遍使用堇青石-莫来石复合材料。
(2)在陶瓷方面的应用
(1)在窑具方面的应用
窑具是在陶瓷产品和磁性材料的烧成工序中起支撑和保护作用的一种异型耐火材料，对陶瓷制品的质量和陶瓷工业能耗有着非常重要的影响，主要包括匣钵、棚板、垫饼、立柱和推板等。窑具的性能直接影响到陶瓷等被烧成对象的质量和生产成本，一般窑具材料应具备以下基本性能：高耐火性、良好的抗热震性及化学稳定性；常温和高温强度大，因为窑具的作用之一就是承重，须经受住制品及窑具本身的负荷，高强度窑具材料可使窑具做得又轻又薄，以提高装窑密度，改善制品质量；良好的导热性和低蓄热性；外观规整，尺寸准确。
堇青石质材料具有热膨胀系数小和抗热震性优异的特点，被国内外厂商普遍应用于陶瓷窑具上，而窑具的抗热震性是决定窑具寿命的关键参数，当主要材质决定后，提高窑具抗热震性须从其显微结构出发，使其具有高的弹性模量、断裂表面能和热传导率，低的热膨胀系数等，提高抗热震性可以通过减小热膨胀引起的热应力、形成微裂纹网络及引入颗粒间的界面断裂时的耗能机制来实现，通过掺杂红柱石引入界面断裂时的耗能机制可以进一步改善堇青石质窑具的抗热震性。
堇青石虽热膨胀系数小、热稳定性好，但其荷重软化温度低，使用温度范围小。莫来石、碳化硅等制品虽高温性能好，但其成本高。利用红柱石在高温下的莫来石化作用，通过添加SiC及少量人工合成莫来石能明显改变堇青石质陶瓷窑具材料的组织结构，提高高温性能，降低窑具材料的成本[90]。堇青石和堇青石-莫来石质窑具结构中堇青石属环状结构硅酸盐，由于结构中四面体联结为特殊螺旋状的六元环，故结构中有较大空隙，当质点受热时，可向空隙处振动，所以堇青石质窑具有热膨胀系数小和抗热震性优异的特点。但是，堇青石是一种不稳定的化合物，可分解为莫来石和玻璃相，且烧成温度范围狭窄，高温性能较差。而莫来石材料耐火度高，高温稳定性好，堇青石与莫来石两者热膨胀系数的不匹配，在两相接口形成微裂纹，使得材料具有优良的抗热震性及较好的高温性能。因此，目前国内外陶瓷窑具普遍使用堇青石-莫来石复合材料。
随着陶瓷工业烧成技术由传统的匣钵烧成到明焰无匣烧成技术的转变，对陶瓷窑具材料-棚板的需求日益增加。棚板作为支撑瓷件的专用窑具，一直是陶瓷工业中一种重要的辅助材料，材质多为抗热震性好、高温性能优良的堇青石-莫来石复合材料。堇青石-莫来石棚板是以莫来石和堇青石为原料烧结而成的。其机理在于由于堇青石的环状结构有较大的空隙使其具有比莫来石小得多的热膨胀系数，两者的膨胀系数匹配，使得两相界面形成微细裂纹，阻止了破坏性裂纹的扩展，从而很大地提高了堇青石-莫来石棚板的热稳定性能。
(2)在陶瓷方面的应用
研究表明：以高岭土为主要原料，采用合适的工艺可制备用于过滤铝液的堇青石质泡沫陶瓷。堇青石具有热膨胀系数小、热震稳定性好等优点，但其高温性能较差。利用原料中的高岭土和部分α-Al2O3微粉原位生成莫来石，形成堇青石-莫来石复相结构，从而得到强度高、热震性能好的泡沫陶瓷制品。堇青石-莫来石材料高温性能优良，广泛用于陶瓷生产中。国产高品质堇青石-莫来石窑具制品的生产仍处于发展阶段，其产品性能特别是使用寿命和作业稳定性方面与国外同类产品相比还有一定的差距。如果能利用我国丰富的矿产资源研制出高质的堇青石-莫来石窑具材料，将对我国陶瓷行业的发展特别是窑具材料国产化起到重要作用。
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