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莫来石的性质及其在铝硅碳化硅耐火材料中的作用

发布日期： 2019-07-01 10:48:04 阅读量（330）作者：

莫来石的化学式为3Al2O3·2SiO2，理论上纯净的莫来石中Al2O3含量约为71.8%。在常压下，莫来石是Al2O3-SiO2二元相图中唯一能够稳定存在的化合物。莫来石的晶体结构为斜方晶系，平均结构由[AlO6]八面体共棱连结成平行C轴的链，位于单位晶胞(001)投影面的4个顶角和中心，在每个单位晶胞的Z=1/2处八面体链与[SiO4]和[AlO4]四面体相连，四面体组成双链平行于c轴。如图1.2所示，四面体桥氧位及其它位的氧原子要失去，四面体中剩余的氧原子及T位Al和Si离子发生位移，与此同时伴随着四体中Al代替Si。

莫来石是沿c轴延伸的结构呈链状排列的针状或柱状晶体，这些针状或柱状的晶体互相穿插构成一种交错并且坚固的网络结构，这种特点陚予了莫来石制品较为优异的性能。莫来石具有以下性质，它的硬度大，约为6.7(莫氏硬度)，熔点可以达到1870℃，导热系数为13.8KJ/m·h·K，线膨胀小，例如在20~1000℃时为莫来石的线膨胀率为5.3×10-6/K,弹性模量低，在160-200Gpa之间，大约为Al2O3和SiC的一半。

图1 莫来石的晶体结构

莫来石具有较为优异的物理化学性质，例如耐火度高、良好的热震稳定性和抗蠕变性、荷重软化温度高、体积稳定性和抗侵蚀性好等。莫来石另外一个特点是它的高温强度和断裂初性会随温度的升高而提高，并不会有所降低，例如其在1300℃的高温下的强度是室温下强度的1.7倍。当温度升高至1800℃以上时，莫来石内部开始有微量液相生成，温度达到1850℃时莫来石完全熔融。因此莫来石被广泛应用于水泥、玻璃、陶瓷、冶金、化学、电力、国防和燃气等工业，成为一种满足使用条件的高级耐火材料。

在铝硅碳化硅耐火材料中，呈柱状、针状的莫来石晶体相互穿插形成交错的网络结构，这种网络结构能够与周围的颗粒形成紧密的结合，从而使得耐火材料强度比较高，同时莫来石的存在能够改善材料的热震稳定性和荷重软化温度，使得铝硅碳化硅耐火材料材料可以在温度较高且变化频繁的部位使用。

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