【摘 要】
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本文以青海平安县选矿副产物金云母为主要原料,分别添加CaF2、Li2O、ZrO2,采用烧结法制备云母陶瓷。主要研究了添加剂种类、烧结温度对云母陶瓷的物相变化、微观结构和力学性
【机 构】
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非金属矿物与固废资源材料化利用北京市重点实验室矿物岩石材料开发应用国家专业实验室中国地质大学(北京)材料科学与工程学院;
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本文以青海平安县选矿副产物金云母为主要原料,分别添加CaF2、Li2O、ZrO2,采用烧结法制备云母陶瓷。主要研究了添加剂种类、烧结温度对云母陶瓷的物相变化、微观结构和力学性能的影响。结果表明,CaF2和LiO2促进金云母分别转型为氟金云母、透辉石和铁白榴石、铁镁橄榄石,而ZrO2不能促进金云母转型为其他物相,但能促进金云母的烧结及致密化。添加CaF2的云母陶瓷经过1100℃烧结后,由于其主晶相为氟金云母,因而其主体结构仍为层状结构,相对于没有添加剂的云母陶瓷,其显气孔率和抗折强度变化不明显。添加Li2O的云母陶瓷相较于添加CaF2和ZrO2的云母陶瓷,经过1100℃烧结后,其表面存在少量层隙和孔洞,显气孔率最小,仅为4.99%,体积密度为2.04g/cm3,抗折强度为24.30MPa。每组样品的杨氏模量和体积收缩率相差较小。添加ZrO2的云母陶瓷其主晶相在10001100℃没有发生变化,但存在m-ZrO2转变为t-ZrO2的相转变过程,产生体积收缩效应,因而其表面存在大量的孔洞。相较于没有任何添加剂的云母陶瓷而言,添加ZrO2后陶瓷的显气孔率变化不大,为20.58%;抗折强度随温度升高变化明显,经1000℃烧结后其抗折强度为16.00MPa,经1100℃烧结后抗折强度为32.55MPa。综合比较,添加ZrO2的云母陶瓷其力学性能最优,故ZrO2为最佳添加剂。
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