镁铝尖晶石透明陶瓷的制备与性能研究讲述.doc

摘 要 本文主要综述了镁铝尖晶石透明陶瓷制备的研究进展；分别介绍了镁铝尖晶石透明陶瓷的抗钢包渣侵蚀性能研究和透光性能研究，同时介绍了不同的镁铝尖晶石的制备，还有镁铝尖晶石在各领域的应用，并对其发展前景做了展望。 关键词：镁铝尖晶石；透明陶瓷；镁铝尖晶石性能；镁铝尖晶石制备 MgAl2O4 transparent ceramic preparation and Properties Research Abstract This paper reviewed the research progress in MgAl2O4 transparent ceramic preparation; then introduces the research study and transmittance properties of ladle slag resistance of mg Al spinel transparent ceramics erosion, also introduces the different preparation of magnesia alumina spinel, spinel and application in various fields, and has made the forecast to its development prospects. Keywords: Magnesia alumina spinel; Transparent ceramics; Magnesia alumina spinel properties; Preparation of magnesia alumina spinel 1 绪论 尖晶石是一组分子组成为 AB2O4的等轴晶系的系列化合物。在所有的尖晶石类结构中，氧原子是等同的，以立方密堆积排列[1]在镁铝尖晶石 (MgAl2O4) 中，由于氧原子比阳离子大得多，铝和镁的金属离子分别按一定的规律插入在 O2 -按最密堆积形成的八面体和四面体空隙中，并保持电中性[2]。 由镁铝尖晶石粉末制备的透明多晶 MgAl2O4 既具有陶瓷的优点，如耐高温 ( 2135 ℃ )耐腐蚀，耐磨损、抗冲击高、硬度高、强度良好的电绝缘性能、线胀系数小等，又具有如蓝宝石晶体、石英玻璃的光学性能，在紫外可见光、红外光波段具有良好的 透 过 率[3]。可用于制造导弹头罩透明装甲、电子元器件的绝缘骨架，红外波段窗口材细陶瓷器皿、光纤及光纤传感器，还可作为投影电视发光基片。 众所周知，粉体合成是制备光学透明陶瓷非常关键一环。因此，制备高纯 、超细、化学均匀性和成分可控及低温烧结性的镁铝尖晶石粉末成为一个重要的研究课题。本文对近年来国内外的各种性能研究，制备方法及应用作一综述。 2 镁铝尖晶石透明陶瓷性能研究 2.1 镁铝尖晶石的抗钢包渣侵蚀性能研究 镁铝尖晶石( MgO-Al2O3，MA) 是固溶体，它是MgO－Al2O3二元系统中唯一的化合物，其熔点高，热膨胀系数小，热导率低，抗热震性好，抗侵蚀能力强。因此，镁铝尖晶石质耐火材料通常用作水泥窑、钢包等的内衬材料．在影响尖晶石质材料使用寿命的各种因素中，尖晶石原料自身的抗渣侵蚀性占据重要的地位。 张艳奎[4]等分别以四种不同Al2O3含量的镁铝尖晶石粉S67、S70、S78、S90为原料，纸浆废液为结合剂，混匀后压制成型，经烘干和1 600 ℃ 3 h 热处理后，进行1 600 ℃保温3 h 的抗钢包渣侵蚀试验，并对侵蚀后的四种尖晶石试样进行显微结构分析，以比较其抗钢包渣侵蚀性能的差异。结果表明（图1，图2）：随着尖晶石原料中Al2O3 含量的增加，抗渣侵蚀性能逐渐减弱，抗渣渗透性逐渐增强，但Al2O3 质量分数增加到约90%( 即S90) 时其抗渗透反而有所减弱。SEM 分析显示（图3）：在尖晶石受渣侵蚀过程中生成的MgO－FeOx 固溶体和( Mg,Mn,Fe) ( Fe,Al) 2O4 复合尖晶石，能起到抑制渣侵蚀和渗透的作用；而渗透层中游离的Al2O3 与渣中CaO 反应生成高熔点的CA6 和CA2相，并以网络结构贯穿于尖晶石中间，有利于阻止渣的进一步渗透。综合考虑抗侵蚀性能和渗透性能认为，尖晶石原料S78 抵抗钢包渣侵蚀能力较强。 图1 四种尖晶石圆柱试样渣侵蚀后的显微形貌 Fig.1 SEM photographs of four corroded spinel cylindrical specimens