高纯氧化物高温固相反应合成堇青石

 

使用高纯氧化物通过高温固相反应合成堇青石是最传统的方法。在进行合成堇青石时分为两个阶段：

① MgO +Al₂O₃—MgAl₂O₄(<1300 ℃)；

② 2MgAl₂O₄ + 5 SiO₂—Mg₂Al₄Si₅O₁₈(>1300 ℃).

镁铝尖晶石是合成堇青石的重要中间产物。适当提高烧结温度可以促进中间相向堇青石转变加快堇青石的生成速度，增加主晶相含量。

有关专家以Al₂O₃、SiO₂和MgO为原料，按照堇青石的理论组成配料，研究了添加Bi₂O₃和机械活化两个因素对合成堇青石的影响，结果表明：由于Bi₂O₃具有较大的原子半径，因此Bi₂O₃不会进入堇青石的晶格当中，没有破坏堇青石的晶体结构。2.5%Bi₂O₃的添加可以有效降低堇青石的合成温度。由XRD结果表明，未经过活化处理的混合物相组成为Al₂O₃、SiO₂、MgO和Bi₂O₃，经过不同时间（7、14、28 min）活化处理后的原料混合物的氧化物强度衍射峰降低，而经过56min活化处理后，一些Al₂O₃和MgO的强度衍射峰消失，SiO₂的强度衍射峰降低但并没有新的堇青石相生成。添加剂Bi₂O₃的使用和机械活化双重因素可以起到降低合成堇青石温度的作用。（郑大高温所 张卫华）