含铝添加剂对红柱石莫来石化的影响-材料学专业论文.docxVIP

西安建筑科技大学硕士学位论文 西安建筑科技大学硕士学位论文 2 2 1.1.2 红柱石基高温材料的特性 要合理地利用红柱石，必须深入地了解其主要性能.红柱石的主要特性及可能的应 用如表1.1所示。 表1.1红校石的特性 Table I.l The pro阳ty of 剧也lusite 序号 特性 具体表现 低能挺 红柱石为无水硅酸盐矿物，因不含结晶水，可省去般烧 工序，直接用 来生产耐火材料 ，从而能挺较少 2 化学性质稳定 在 14ω.C-15ω ℃高温下，红柱石不可逆地转化成莫来石 (3 Ah032Si02)和 Si02 的混合物，红柱石的莫来石化过程延续到耐火材 斜的整个使用周期 .而在 AhO i02 二元体系中，只有真来石化学 性质稳定，所以红柱石基制品化学性质稳定 3 体积稳定 在转化成英来石的过程中，体积徽膨胀 ，与其他制品相比，体积变化 相对较小，即体积相对稳定.而这种体积膨胀是不可逆的，冷却时连 接处仍能保持紧密 4 抗蠕变性良好 因为红柱石莫来石化后形成针状奠来石，呈相互交织的网络显微结构， 故抗蟠变性良好 根据贾江议等人 (18)以红柱石为骨料、粘土为结合剂在三种不同工艺条件下研究得出 红柱石莫来石化特征，如表1.2所示. 表1.2 红柱石英来石化特征 Table 1.2 扫而 mollitization characteristic of andalusite 序号 影响因素 具体影响表现 自身结构 影响莫采石化，常常沿着红柱石额粒内部的节理、裂隙优先发育生 长奠采石晶体 2 形成温度 温度越高，保温时间越长，奠来石化程度越高:红柱石颗校越细， 莫来石化程度越高 3 显微特征 红柱石的莫采石化呈反应边结构，且莫来石呈针状晶体平行发育， 与颗粒边缘垂直，随温度升高，奠来石晶体仍保持平行分布 红柱石的真来石化反应最初是从颗粒外缘或者裂缝开始的，逐渐地向颗粒内部进行 发育 IlSl. 据李博文、翁润生对西峡红柱石的高温特性和莫来石行为的研究，得出红柱石的莫 来石化有如表1.3所示的几个特征 (19)。 表1.3 红柱石的真来石化特征 Table 1.3The mollitization characteristic ofandalusite 序号 特性 具体表现 初始择位性 即初始奠来石化作用以颗粒边缘、颗粒内部裂隙、晶体内部气孔壁 和固相包裹体周围 2 分带性 即分解过程中红柱石-莫来石颗粒呈环带结构，白内向外分为莫来 石相帮、真来石+玻豌相帮、玻瑞相帝和残余红柱石帘 3 递推性 即槌温度的升高，或转化时间的延长，从边沿向晶体内部递推，带 状lfl-移，直到完全真来石化为止 4 各向异性 !l.D莫来石生长受红校石结晶方向控制，有严格的方向性，分解完全 时，颗粒由莫来石集合体构成羽状结构 5 继承性 即新生奠来石晶体仍保留原红柱石母相的枪廓形状 1.2 莫来石的结构和性质 莫来石 (mullite) 属于铝的硅酸盐矿物， 1924 年，以苏格兰的莫来岛命名 I201，很多 专家学者对莫来石的性质、尤其是应用于工业的重要性做了积极的研究和探索. 莫来石的化学分子式为 3Ah?3 ? 2Si?2 纯莫来石中的 Ah?3 理论含量约为 71.8%. 属高铝质材料。莫来石是 Si?2-Ah?3 系统在常压下唯一稳定存在的二元化合物 I211. 莫 来石的结构与硅线石的结构极其相似闷，为斜方晶系。结构由 [Al?61八面体共棱连结成 平行面.轴的链位于单位晶胞 (001)投影面的 4 个角顶和中心，在每个单位晶胞的 Z-112 处(相当于硅线石单位晶胞的 Z=112. 3/4 处)八面体链与 [Si?41和[Al?41四面体相连，囚 面体组成双链亦平行于 C 轴(20)。四面体桥氧位及其它位的氧原子要失去，四面体中剩余 的氧原子及 T 位 Al 和 Si 离子发生位移，与此同时伴随着四面体中 Al 代替 Si. Holm 和 KJeppa 于 1966 年用红外光谱研究和热化学计算表明莫来石四面体中的Al和 Si 的分布 少部分是无序的例。 莫来石结构呈链状排列，所以其晶体是沿 C 铀延伸的长柱状、针状，在高铝制品中， 这些针状莫来石互相穿插构成坚固的骨架(网络) ，所以莫来石具有一系列良好的性能， 图1.1是莫来石的晶体结构图。它的熔点是 1870.C. 比重为 3.03. 莫氏硬度为 6工线 膨胀小。导热系数为 13.8KJ/ (mhoC)，弹性模量低，约为Ah03 或 SiC 的一半，化学 性质稳定(2叫。 3 4 4 ? 0 0 0 翩翩... 0 ?? 图川莫来石晶体结构固 Fig. 1.1 Crystal structure of mu11ite 莫来石高温下的熔融性质，学者