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)
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。……