结构陶瓷2莫来石

陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料。

陶瓷基体可为氮化硅、碳化硅等高温结构陶瓷。

这些先进陶瓷具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能，而其致命的弱点是具有脆性，处于应力状态时，会产生裂纹，甚至断裂导致材料失效。

而采用高强度、高弹性的纤维与基体复合，则是提高陶瓷韧性和可靠性的一个有效的方法。

纤维能阻止裂纹的扩展，从而得到有优良韧性的纤维增强陶瓷基复合材料。

陶瓷基复合材料具有优异的耐高温性能，主要用作高温及耐磨制品。

其最高使用温度主要取决于基体特征。

陶瓷基复合材料已实用化或即将实用化的领域有刀具、滑动构件、发动机制件、能源构件等。

法国已将长纤维增强碳化硅复合材料应用于制造高速列车的制动件，显示出优异的摩擦磨损特性，取得满意的使用效果。

工制备艺浆体浸渍-热压法适用于长纤维。

首先把纤维编织成所需形状，然后用陶瓷泥浆浸渍，干燥后进行烧结。

优点是加热温度较晶体陶瓷低，层板的堆垛次序可任意排列，纤维分布均匀，气孔率低，获得的强度较高。

缺点则是不能制造大尺寸的制品，所得制品的致密度较低，此外零件的形状不宜太复杂，基体材料必须是低熔点或低软化点陶瓷。

晶须与颗粒增韧陶瓷基复合材料的加工与制备晶须与颗粒的尺寸均很小，只是几何形状上有些区别，用它们进行增韧的陶瓷基复合材料的制造工艺是基本相同的。

基本上是采用粉末冶金方法。

制备工艺比长纤维复合材料简便很多。

所用设备也不复杂设备。

过程简单。

混合均匀，热压烧结即可制得高性能的复合材料制造工艺也可大致分为配料-成型-烧结-精加工等步骤。

直接氧化沉积法方法：将纤维预制体置于熔融金属上面，添加有镁、硅添加剂的熔融金属铝，在氧化气氛中，不断地浸渍预制体，在浸渍过程中，熔融金属或其蒸汽与气相氧化剂反应生成氧化物。

随着时间的延长，边浸渍边氧化，最终可制得纤维增强CMC。

优点：纤维几乎无损伤、纤维分布均匀、CMC性能优异，工艺简单、效率高成本低先驱体热解法方法：将单独合成的先驱体，通过加温调节其粘度，在高压-真空联合作用下使其浸入并充满多向纤维编织坯件的空隙，在高温下使先驱体热解。

莫来石（mullite）链接：/baike/2379.html莫来石（mullite）百科名片莫来石（或莫乃石）是一系列由铝硅酸盐组成的矿物统称， 这一类矿物比较稀少。

莫来石是铝硅酸盐在高温下生成的矿物，人工加热铝硅酸盐时会形成莫来石。

天然的莫来石晶体为细长的针状且呈放射簇状。

莫来石矿被用来生产高温耐火材料。

简介莫来石是Al2O3 -SiO2二元系中常压下唯一稳定存在的二元化合物，化学式为3Al2O3-2SiO2，天然莫来石非常少，通常用烧结法或电熔法等人工合成。

化学式: Al（1+x）Si（2-x）O（5.5-0.5x）密度: 3.16g/cm3莫氏硬度: 6~7耐火度: 1800°C时仍很稳定,1810 °C分解为刚玉和液相莫来石是一种优质的耐火材料，它具有膨胀均匀、热震稳定性极好、荷重软化点高、高温蠕变值小、硬度大、抗化学腐蚀性好等特点，目前主要有高纯电熔莫来石、普通电熔莫来石、全天然铝矾土精矿烧结莫来石和轻烧莫来石。

特性高温莫来石质绝热砖是我国引进的新技术，国内最新型的节能耐火材料，具有耐高温、强度高导热系数小，节能效果显著等特点，适用于石油裂介炉、冶金热风炉、陶瓷辊道窑、隧道窑、电瓷抽屉窑、玻璃坩埚窑及各种电炉的内衬，可直接接触火焰、经有关技术监督部门检测及使用，产品达到国外同类产品的技术指标。

莫来石,烧结钢玉砖,锆英石砖,碳化硅制品,各刚玉莫来石是一种优质的耐火原料,莫来石膨胀均匀,莫来石热震稳定性极好,莫来石荷重软化点高,莫来石高温蠕变值小,莫来石硬度大,莫来石抗化学腐蚀性好。

莫来石是一系列由铝硅酸盐组成的矿物统称， 这一类矿物比较稀少。

莫来石是铝硅酸盐在高温下生成的矿物，人工加热铝硅酸盐时会形成莫来石。

天然的莫来石晶体为细长的针状且呈放射簇状。

莫来石矿被用来生产高温耐火材料。

莫来石是Al2O3 -SiO2二元系中常压下唯一稳定存在的二元化合物，化学式为3Al2O3-2SiO2，天然莫来石非常少，通常用烧结法或电熔法等人工合成。

现代陶瓷技术的3个主要领域及应用现代技术陶瓷的3个主要领域及应用陶瓷材料一般分为传统陶瓷和现代技术陶瓷两大类。

传统陶瓷是指用天然硅酸盐粉末(如黏土、高岭土等)为原料生产的产品。

因为原料的成分混杂和产品的性能波动大,仅用于餐具、日用容器、工艺品以及普通建筑材料(如地砖、水泥等),而不适用于工业用途。

现代技术陶瓷是根据所要求的产品性能,通过严格的成份和生产工艺控制而制造出来的高性能材料,主要用于高温和腐蚀介质环境,是现代材料科学发展最活跃的领域之一。

下面对现代技术陶瓷3个主要领域:结构陶瓷、陶瓷基复合材料和功能陶瓷作一简单介绍。

一、结构陶瓷同金属材料相比,陶瓷的最大优点是优异的高温机械性能、耐化学腐蚀、耐高温氧化、耐磨损、比重小(约为金属的1/3),因而在许多场合逐渐取代昂贵的超高合金钢或被应用到金属材料根本无法胜任的场合,如发动机气缸套、轴瓦、密封圈、陶瓷切削刀具等。

结构陶瓷可分为三大类:氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷和玻璃陶瓷。

1、氧化物陶瓷主要包括氧化铝、氧化锆、莫来石和钛酸铝。

氧化物陶瓷最突出优点是不存在氧化问题,原料价格低廉,生产工艺简单。

氧化铝和氧化锆具有优异的室温机械性能,高硬度和耐化学腐蚀性,主要缺点是在1000℃以上高温蠕变速率高,机械性能显著降低。

氧化铝和氧化锆主要应用于陶瓷切削刀具、陶瓷磨料球、高温炉管、密封圈和玻璃熔化池内衬等。

莫来石室温强度属中等水平,但它在1400℃仍能保持这一强度水平,并且高温蠕变速率极低,因此被认为是陶瓷发动机的主要候选材料之一。

上述三种氧化物也可制成泡沫或纤维状用于高温保温材料。

钛酸铝陶瓷体内存在广泛的微裂纹,因而具有极低的热膨胀系数和热传导率。

它的主要缺点是强度低,无法单独作为受力元件,所以一般用它加工内衬用作保温、耐热冲击元件,并已在陶瓷发动机上得到应用。

2、非氧化物陶瓷主要包括碳化硅、氮化硅和赛龙(SIALON)。

同氧化物陶瓷不同,非氧化物陶瓷原子间主要是以共价键结合在一起,因而具有较高的硬度、模量、蠕变抗力,并且能把这些性能的大部分保持到高温,这是氧化物陶瓷无法比拟的。

1引言陶瓷用具作为辊道窑的关键部件，在辊道窑中起到重要作用。

刚玉-莫来石质陶瓷辊棒，在长期转动过程中要求具备抗高温蠕变的特性，是一种特殊的结构陶瓷。

随着陶瓷大板、岩板、薄板、厚板、发泡陶瓷等新型建筑材料的快速发展，陶瓷辊棒的使用要求越来越高。

刚玉-莫来石质陶瓷辊棒是陶瓷行业辊道窑最常用的材质，具有较高的机械强度、良好的抗热震性以及较低的高温蠕变，能较好的满足辊道窑稳定运转和烧成陶瓷制品的要求[1]。

本文设计了多种烧成制度，对比研究其对刚玉-莫来石陶瓷相含量、显微结构以及性能的影响。

2实验冯斌1,2;张军恒1,2;张脉官1;杨华亮1,2;王玉梅2;罗琼1,2;孔令锋1,2;严玉琳1,2;吴丹1,2（1.广东金刚新材料有限公司，佛山5280002.佛山市陶瓷研究所集团股份有限公司，佛山528000）研究烧成制度对刚玉-莫来石结构陶瓷微观结构、相变反应及性能的影响。

结果表明：当升温速率较快时，刚玉固溶和溶解速度较慢，残余刚玉量较高，生成玻璃相较少；随着温度升高，刚玉与莫来石的相对质量比越来越小，说明提高温度，加速了刚玉溶解，但是玻璃相/莫来石比值不同，更易受升温速率影响，快速升温时温度越高，比值越小，慢速升温时温度越高则比值越大；升温速率对莫来石、刚玉和玻璃相作用因子从大到小排列顺序是：玻璃相>刚玉>莫来石，快速升温时最高温度影响因子排列顺序是：玻璃相>莫来石>刚玉，慢速升温时最高温度影响因子是：玻璃相>刚玉>莫来石；1550℃以下烧成莫来石生长发育不良，晶体出现短柱状长径比较小，网状交叉分布数量明显减少，气孔较多，这是因为二次莫来石化未完全反应，未充分烧结；结构陶瓷热膨胀系数影响因子：刚玉与莫来石质量比、显气孔率、体积密度，其中刚玉与莫来石质量比是最主要影响因素，后两者影响作用比较接近，刚玉与莫来石质量比越大，陶瓷热膨胀系数则越大。

刚玉-莫来石；热膨胀系数；玻璃相研究与探讨Research&Discussion本次设计了1组目前比较常见的刚玉-莫来石结构陶瓷配方，见表1。

结构是精细陶瓷中的一类。

这类陶瓷在应用中能发挥机械、热、化学等功能。

由于它具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、耐冲刷等一系列优越性，可替代金属材料和有机高分子材料用于苛刻的工作环境，已成为传统工业改造、新兴产业和高新技术中必不可少的一种重要材料，在能源、航天航空、机械、汽车、电子、化工等领域具有十分广阔的应用前景。

结构陶瓷种类较多，按原料分类，分为以下几大系列：1、氧化物陶瓷，主要有陶瓷、氧化锆陶瓷、莫来石陶瓷等；2、氤化物陶瓷，主要有氤化硅陶瓷、氤化铝陶瓷、氤花硼陶瓷等；3、碳化物陶瓷，主要有碳化硅陶瓷、碳化钛陶瓷、碳化硼陶瓷等；4、硼化物陶瓷，主要有硼化钛陶瓷、硼化锆陶瓷等。

这些陶瓷的功能各有所长，应用广泛，如利用高硬度、高耐磨性的陶瓷来生产机械零件、密封件、切削等材料，利用高耐磨、高强及高韧性的陶瓷来生产汽车用耐磨、轻质部件、耐热隔热部件、燃汽轮机叶片、顶、镶块等，利用耐腐蚀、与生物酶接触化学稳定性好的陶瓷来生产冶炼金属用坩锅、热交换器、生物材料如牙人工漆关节等，利用特有的俘获和吸收中子的陶瓷来生产各种核反堆结构材料等。

目前，随着结构的不断发展，对结构陶瓷的进一步也取得突破性进展，特别是多相复合陶瓷和纳米陶瓷研发引人注目。

在多相复合的陶瓷研究方面，结构陶瓷已由鸭原单相和高纯度的特性向多相复合方向发展，研发出自增强复合陶或晶顶增强复合陶瓷、梯度功能陶瓷以及纳米复合陶瓷，有效解决了单相结构陶瓷易脆、可靠性低、室温强度不理想，韧性不足的技术问题。

在纳米陶瓷的研究方面，结构陶瓷正由微米级向纳米级发展研发出许多纳米陶瓷粉料制取新工艺，如化学沉淀法、金属有机化合物解法、化学气相反应法等，为纳米结构陶瓷的生产提供了有利条件。

应用表明，纳米陶瓷晶粒的细化可获得无缺陷或无有害缺陷的材料，大幅提高陶瓷原有性能，甚至出现新性能，使陶瓷空间更广阔。

因此纳米陶瓷已成为一项新兴的研究学课，倍受重视。

预计未来将是高性能结构陶瓷的时代，它定会在现代科学技术和现代工业中发挥越来越重要的作用。

目录一.传统陶瓷 (2)1.定义 (2)2.特点 (2)3.分类 (2)4.原料 (2)5.工艺 (2)二．新型陶瓷材料 (3)1.特性 (3)2.结构陶瓷 (3)3.功能陶瓷 (3)4.生物陶瓷 (4)5.透明陶瓷 (4)6.智能材料 (4)三．水泥cement (5)1.定义 (5)2.性能 (5)3.分类 (5)4.硅酸盐水泥 (5)5.特种水泥和新型水泥 (5)四．玻璃 (7)1.组分构成 (7)2.主要原料 (7)3.生产工艺 (7)4.特种玻璃 (7)一.传统陶瓷1.定义用化合物粉末通过成型和高温烧结而成的具有高硬度和高脆性等的多晶固体材料。

2.特点●相组成：景相，玻璃相，气相。

●结合键：离子键，共价键，混合键。

●高硬，高脆，高耐磨，高熔点，低导热性，耐高温，耐腐蚀。

3.分类●氧化物陶瓷，碳化物陶瓷，氮化物陶瓷，其他。

●普通陶瓷，特种陶瓷。

●结构陶瓷，功能陶瓷。

4.原料●主料：黏土+长石+石英矿●辅料：白云石（CaCO3·MgCO3三方晶系），方解石（CaCO3三方晶系），菱镁矿（MgCO3），石灰岩（CaCO3三方晶系），滑石（3MgO·4SiO2·H2O三斜晶系），蛇纹石（3MgO·2SiO2·2H2O），硅灰石（CaO·SiO2针状晶系），透辉石（CaO·MgO·2SiO2单斜晶系），磷灰石。

5.工艺原料处理——制胚料——成型——制釉施釉——干燥——烧成●制坯：粉碎——淘洗——沉淀——练泥——陈腐●成型：可塑成型，注浆成型，压制成型。

●制釉施釉：釉：硅酸盐，形成陶瓷表面玻璃质薄层。

有Li2O,Na2O,K2O,PbO,CaO,MgO等。

配方要求：适应坯体性能及烧制工艺要求，热膨胀系数接近。

形成：原料分解——化合——熔化及凝固。

二．新型陶瓷材料1.特性耐高温，高强度；电学特性；光学特性；生物特性。

2.结构陶瓷●氧化物陶瓷◆氧化铝（α-Al2O3）陶瓷（人造刚玉），用做陶瓷管。

堇青石 —莫来石窑具显微结构的镜下特征任世理 何永梅(咸阳陶瓷研究设计院 712000)摘 要 对收集到的国内 、国外堇青石质窑具样品 ,使用 X 射线衍射 、光学显微镜鉴定手段 ,对样品的显微结构特征进行描述 ,给该类材料的显微结构分析及探讨其与生产工艺的相关性打下了基础 。

关键词 窑具材料 堇青石 莫来石 显微结构续表 1窑具是陶瓷工业中一种重要的辅助材料 ,其质量 和寿命直接影响着陶瓷产品的质量和生产成本 。

堇青石 —莫来石质 ( 以下示为 C M ) 窑具是当今建 筑卫生陶瓷和日用陶瓷制品烧成过程中使用较为普遍 的一种窑具材料 。

对于此体系窑具材料的生成机理 、 生产工艺及控制 ,国内外已有诸多研究报道及生产实 践 。

国外的一些公司已经有各种牌号的产品供应于市 场 ,国内也有一些厂家生产此种材料的窑具 。

但是由 于种种原因 ,国内产品的使用寿命与国外产品的使用 寿命仍有一定差距 ,甚至在一些性能指标相近于国外 水帄的情况下 ,使用寿命也低于国外产品 。

笔者旨在 通过对所采集的一些国内外产品的显微结构在镜下的 特征进行鉴定描述 ,以致于能为该类材料的显微结构 分析及探讨其与生产工艺的相关性打下基础 。

编号产地 来源使用部位C M - Z 09 韩国 宜兴 宜兴福建泉州 江苏宜兴 江苏宜兴 陕西咸阳 陕西咸阳 辊道窑用垫板 棚板 棚板 棚板 棚板 C M - Y 10 C M - Y 11C M - X12 咸阳陶瓷研究设计院 C M - X13 咸阳陶瓷研究设计院C M -S 14 石湾广东佛山匣钵对试样的 XRD 鉴定试样的 XRD 鉴定结果见表 2 。

表 2 试样的 XR D 鉴定结果1 .2 矿物相及半定量结果编号 样品编号堇青石 莫来石 红柱石 刚玉 石英1 C M - F01 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主少 少 少 少微1 试样的采集及 XRD 鉴定2 C M - F023 C M - F03 1 . 1 试样来源及编号试样的来源及编号如表 1 所示 。