镁阿隆无论在高技术陶瓷还是在耐火材料中都有广泛应用,特别在耐火材料更有很大的潜在应用前景:而且一旦应用后所需用量是很大的,但是由A1N、A12O3及MgO妒甚至由A1、A12O3及MgO制备的工艺成本都相当高,因此有必要考虑更便宜的制备途径。MgAlON是A12O3中部分O被N取代后再溶人MgO形成的,因此有可能用天然矿物铝矾土和镁砂在还原气氛下合成,
1、合成反应
合成反应可用下式代表:
这就是利用碳热还原氮化制备镁阿隆的工艺原理-
2、原料及成分
原料及成分如下.
(1)铝矾土、天然铝矾土矿。化学成分(质量分数)为:氧化铝≥90%;二氧化硅≤5%;二氧化钛≤5%;主要岩相为刚玉相:
(2)镁砂。氧化镁≥97%。
(3)金属铝粉。Al≥98%、
3、合成工艺
原料细磨→按要求配料→混合→加入结合剂混合→机压成型→干燥→在还原氮化气氛下烧结合成→冷却→出炉→化验。
(1)原料的处理和配比:
所有原料均经细磨至粒度≤
原料配比:铝矾土80%~85%+金属铝粉5%~10%+镁砂5%~15%。
(2)结合剂:糖浆。
(3)气氛:试验室试验是在大气下由焦炭粉,20%~40%;石墨粉,20%~40%及特级矾土矿粉,30%~50%的混合物覆盖造成的气氛。工厂生产气氛是由焦炭覆盖和倒焰窑燃气形成的。
(4)烧结合成温度:实验室为
(5)制备时间:实验室为4h;工厂为72h以上。
(6)合成率:
实验室结果:97.29%±2%及残余刚玉相2.7%±2%(按氧化铝加氧化镁为总量计算),另有原料中的杂质形成的硅、钛及铁的玻璃相和它们的碳氮化合物。
工厂倒焰窑结果:95.07%±3%及残余刚玉相4.93%±3%(按氧化铝加氧化镁为总量计算);另有原料中杂质形成的铁、硅及钛的玻璃相及它们的碳氮化合物。
4、产品性能
产品性能如下:
(1)成品物相:主要为镁阿隆尖晶石相(90%—96%),夹有少量(4%—10%)的刚玉相、硅及钛氮化物和玻璃相。
(2)MgO及[N]在镁阿隆尖晶石相中的固溶范围:根据应用要求可在下列范围调整。
[N]含量:1.5%~5.8%(质量分数);
MgO含量:1.1%~25%(质量分数)(2.5%~40%,摩尔分数)。
(3)物理性能:密度3.10~
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