改性SiO2源對合成高純莫來石材料結構及性能的影響

李可可，朱先忠，麥海香，周超杰，徐恩霞，劉新紅，趙 飛

(1.鄭州大學材料科學與工程學院，河南省高溫功能材料重點實驗室，鄭州 450052；2.中國石油天然氣管道科學研究院有限公司， 廊坊 065000;3.河南省產品質量監督檢驗院，鄭州 450047)

0 引 言

高純莫來石因具有優良的高溫穩定性、強度、抗熱震性、抗高溫蠕變性能、電絕緣性能和較低的介電常數，被廣泛應用于高溫功能材料及電子材料領域[1-3]。以Al2O3和SiO2粉體為主要原料，采用反應燒結的方法制備高純莫來石是一種較為簡單、高效的技術途徑[4]。Saruhan等[5]研究了熔融石英和α-Al2O3細粉的反應燒結過程，發現Al2O3和SiO2間的擴散激活能大，Si4+和Al3+間的擴散速率低，造成莫來石化反應速率較低，經1 700 ℃煅燒后其莫來化反應程度僅為80%。反應燒結法合成的高純莫來石燒結性能差，機械強度低[6-7]，使用范圍受到限制。

近年來，國內外學者對高純莫來石材料的燒結性能進行了很多研究。大量研究[8-10]報道，添加助燒結劑可有效改善高純莫來石材料的燒結性能。She等[11]研究了Y2O3對合成莫來石的影響：Y2O3在高溫下能夠降低液相的形成溫度，促進α-Al2O3和石英之間的反應燒結；同時，Y2O3與SiO2反應，材料中有少量Y2Si2O7結晶相生成。助燒結劑的引入會降低莫來石材料的純度，莫來石材料的高溫性能和介電性能均受到影響。有研究[12]發現，在反應燒結Al2O3和SiO2粉體過程中，部分SiO2源轉化為富SiO2液相，增大了莫來石化反應速率，促進了材料的燒結收縮。目前，通過改善SiO2源的熔融特性，提高高純莫來石材料致密度的研究鮮有報道。……