9尖晶石研究进展
高温高压下MgAl2O4理论与实验研究进展*
一般尖晶石是指普通结构的MgAl2O4或者MgO· Al2O3。尖晶石不仅形成于岩浆与含杂质的灰岩或者白云岩接触变质带，而且也是上地幔的重要组成矿物。它在地球物理学的研究中占有重要的地位，也是许多理论和实验研究的热点题目。
§1 尖晶石的晶体结构
在1915年，Bragg指出尖晶石类晶体为立方结构，且具有这种结构最高的结构对称性。这类物质可以通过化学式R''R'''2O4来表示，其中二价金属R''可以是Mg，Zn或者是Mn，三价金属R'''可以是Fe，Mn或者是Al，其群结构可以表示为Fd3m。然而，Grimes（1971，1973）为了解释一些铁酸盐尖晶石(群结构为Fd3m)在低频时出现高介电常数的反铁电性质提出了一种新的对称性结构F4-3m，它的结构在<111>方向的八面体中的金属离子被取代。这种模型结构能够很好的解决反铁电行为，而且与当时的衍射数据比较符合。为了验证这两种结论的真伪，Rouse等人（1976）利用中子衍射分析了Fd3m和F4-3m这两种结构，表9-1是MgAl2O4的精化结构。表中B是各向同性温度因子，u1是Fd3m结构中氧原子的位置，u2，u3是F4-3m结构中铝原子核氧原子的位置。表中参数表明，在这两种结构中各原子温度系数偏差很小，可以忽略，这表示这些原子并没有偏离八面体中心，也就是说，中子实验中并没有发现金属原子的取代行为，所以Rouse等人（1976）认为MgAl2O4的正确群结构是Fd3m。
表9-1 MgAl2O4的精化结构（Rouse et al.,1976）
Fd3m F4-3m
B Mg=0.57(4) ?2B Mg=0.57(4) ?2
B Al=0.10(3) ?2B Al=0.09(5) ?2
B O=0.50(2) ?2u2=0.387(1)
u1=0.387(1)B O=0.50(2) ?2
u3=0.387(1)
Mishra和Thomas(1977)根据在电子和X光衍射中，F4-3m结构在常温能够产生hk0点，其中hk满足h+k=4n+2的关系，利用发射电子显微镜在常温下观测到MgAl2O4的结构下的这些亮点(图9-1)，而且测得这种电子衍射图案发生变化的温度为450 ℃。这表明F4-3m是低温低对称性的晶体相，当温度升高到450 ℃时，F4-3m转变为Fd3m尖晶石相。至此，这两种尖晶石群结构在实验上的分歧得到了解决，然而由于当时计算方法的发展的滞后，这两种相之间的具体联系并没有给出。最近，张良等人采用第一性原理密度泛函理论(DFT-LDA)和准谐德拜模型理论研究了Fd3m-MgAl2O4和F4-3m-MgAl2O4的相变关系。同时对Mishra 和Thomas(1977) 的实验中在450 ℃时F4-3m? Fd3m相变在理论上给出了解释。图9-2给出了Fd3m-MgAl2O4和F4-3m-MgAl2O4的Gibbs自由能在不同温度和压强下的差值(ΔG=G F4-3m- G Fd3m)。计算结果表明，在研究的压力范围内，Fd3m-MgAl2O4→F4-3m-MgAl2O4相变发生的必需条件为温度超过452.6 K。给出了关于相变Fd3m-MgAl2O4→F4-3m-MgAl2O4
*张良1, 2姬广富1谭嘉进1, 2魏冬青3
1 中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理国防科技重点实验室，绵阳 621900
2 四川大学物理科学与技术学院，成都 610064
3 上海交通大学生命科学与技术学院，上海 200240
绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地(GCTKF2010017)和国防基础科研计划（B1520110002）资助.
温度和压强的线性关系：T(GPa)=8.05P(K)+452.6。
图9-1 MgAl2O4在选定区域沿<111>方向的电子衍射图案
(a)在常温下200，420反射点；(b)为~450 ℃时相同区域的衍射图案，其中在常温下出现的200，420反射
点消失（Mishra & Thomas，1977）
图9-2在不同温度和压强下Gibbs自由能(ΔG=G F4-3m - G Fd3m)的变化曲线
§2 高温高压下MgAl2O4尖晶石的结构
Reid和Ringwood（1969）预测MgAl2O4的尖晶石高压相结构应该类似于CaFe2O4或者CaMn2O4。Liu在1975年利用钇铝石榴石激光器(YAG laser)持续加热金刚石压腔中的MgAl2O4在样品，通过X光衍射数据分析表明，在压力为18 GPa，温度为1000~1400 ℃的条件下，MgAl2O4分解为MgO和Al2O3。而且通过分析热力学性质和体积变化关系计算得
出相变温度和压强的线性关系：P(kbar)=(137±8) +0.009T(℃)。Catti等人（1994）利用第一性原理计算得出在0 K条件下尖晶石加压为11 GPa分解为MgO和Al2O3。图9-3表示了在0~25 GPa下尖晶石MgAl2O4和MgO，Al2O3混合物的焓值与压力的关系，其中考虑了电子关联能量。实线为尖晶石MgAl2O4的焓值，虚线为MgO和Al2O3的焓值。Wdowik等人(2006)通过密度泛函理论局域密度近似(DFT-LDA)研究了MgAl2O4在30 GPa下的弹性性质得出尖晶石体弹模量为202.18 GPa。体积压缩率可以表示为各多面体压缩率的代数和。用DFT-LDA 方法研究0~30 GPa静水压下尖晶石MgAl2O4，MgO和Al2O3的焓值，从而得出尖晶石在14.2 GPa时分解为MgO和Al2O3。
图9-3尖晶石MgAl2O4和MgO，Al2O3混合物的焓值与压力的关系
图9-4为在0~30 GPa下尖晶石MgAl2O4和MgO，Al2O3混合物的计算焓值，其中考虑了零点振动能。焓值较低的虚线代表为尖晶石MgAl2O4，焓值较高的虚线为MgO和Al2O3的混合物。这个计算数据与Catti等人（1994）的计算数据相差比较大。Liu(1978)利用金刚石压腔通过持续加热到1000 ℃，压强达到25 GPa时观测到MgAl2O4转变成另一种密度更大的ε相尖晶石，这种新相属于斜方晶系，其晶格常数a=8.507±0.004 ?，b=2.740±0.003 ?，c=9.407±0.005 ?，密度为4.310g/cm3；并且推测这种高密度尖晶石相是地球深层地幔的重要部分。
然而，Schafer 等人（1983）进行了25.5 GPa~50.5 GPa下的冲击回收实验。利用透射电子显微镜(TEM)观测MgAl2O4在25.5 GPa和50 GPa下的冲击回收实验的样品，认为回收产物很可能不是ε相尖晶石。这种观点与Liu（1978）的观点矛盾。Irifune等人(1991)利用1500吨多顶对顶砧高压设备得出在26 GPa，1500 ℃下MgAl2O4转变成一种密度为3.937(3) g/cm3的高压相，并且得出这种高压相具有类似于CaFe2O4结构(CF相)。这与Reid和Ringwood （1969）的预测完全吻合。这种结构的衍射图案与斜方晶系相同，晶格常数为a=8.631(3) ?，b=9.969(3) ?，c=2.789(1) ?。Irifune（1994）和Kesson 等人（1994）以及Ono等人（2001）
指出CaFe2O4-MgAl2O4(CF相)是较深层地幔的重要组成部分。Kruger (1997)利用静态X射线衍射观测金刚石腔中的尖晶石样品，发现在0~65 GPa下尖晶石结构并没有发生变化，从表9-2中实验数据可以发现下尖晶石的体积在高压下并没有发生突然变化，而且体弹模量也没有在高压强下出现弱化的现象。这些数据说明在65 GPa的高压下尖晶石MgAl2O4的结构是稳定的。这与之前的实验和理论计算观点冲突。
图9-4 在0~30GPa下尖晶石MgAl2O4和MgO，Al2O3混合物的焓（H）值
表9-2 尖晶石MgAl2O4的P-V数据
Funamori等人（1998）利用X衍射和电子发射显微镜观测金刚石腔中的尖晶石样品得出尖晶石首先分解分解为MgO和Al2O3，再转变为CF相，最后再转变为一种与CF相具有相同密度和体积模量的CaTi2O4-MgAl2O4(CT)相结构，并且推测CF相转变为CT相的反应应该发生在海洋地壳。Akaogi等人（1999）在多面对顶砧设备产生的高压和活塞圆筒压机
的实验表明，在15~16 GPa，温度为800 ℃~1400 ℃条件下，MgAl2O4分解为MgO和Al2O3；在温度为1400 ℃~1900 ℃压强为26~27 GPa时混合物又转变成CF相，图9-5为MgAl2O4在高温高压条件下的相变图。而且得出了MgAl2O4分解的临界线方程P (GPa)=12.3+0.0023T (°C)。Catti （2001）利用第一性原理DFT-LDA和DFT-B3L YP两种方法预测出了MgAl2O4的相变，表9-3列出了Fd3m-MgAl2O4→MgO+Al2O3(Ⅰ) →Cmcm-MgAl2O4(CT)(Ⅱ)相变的压力数据。
表9-3 Fd3m-MgAl2O4→MgO+Al2O3(Ⅰ) →Cmcm-MgAl2O4(Ⅱ)压力数据（单位：GPa）
相ⅠⅡ
DFT-LDA 6.4 38.5
DFT-B3L YP 17.3 57.2
图9-5 尖晶石MgAl2O4的相变图
黑色实心方块代表为立方结构，空心方块为MgO和Al2O3（方镁石Per和刚玉Cor）的混合物，
带有竖条的空心图形代表CF相。
Irifune等人（2002）利用同步衍射和金刚石压砧联用方法，在温度高达1600 ℃，压强在22-38 GPa条件下，研究了MgAl2O4的相变，发现在25 GPa时MgAl2O4分解为MgO和Al2O3，在更高温度，压强下相应的氧化物混合物转化为CF相，而之前的CT相并没有出现，这可能是由于CT相是一种超高压相，实验压强不足于产生这种新相。Gracia等人（2002）通过研究65 GPa下尖晶石相MgAl2O4和另外两种高压相的状态方程得出尖晶石相MgAl2O4在~15 GPa分解为相应的氧化物(Mg+Al2O3)，在~ 35 GPa时氧化物重新合成为CF相，CF 相在~62 GPa时又转变为稳定的高压相CT相(图9-6)，这个结论与之前的结论比较吻合。
然而，Sekine等人（2003）通过扫描电子显微镜观测冲击波下的MgAl2O4变化，认为在超过130 GPa时MgAl2O4可能转变为CT相。Ono 等人在2005年用高压X衍射实验指出CT相在压强超过120 GPa时才能形成，这两个数据与之前结果偏差比较大。2006年Ono
等人通过激光加热金刚石腔和同步X射线衍射发现CT相在45~117 GPa时能够稳定存在，而且在40~45 GPa时发现了ε相尖晶石，这个论断与之前关于ε相尖晶石的论述颇不相符。2008年Ono等人利用第一性原理研究了MgAl2O4的各种相变化顺序为MgAl2O4 → MgO + Al2O3 → CF-MgAl2O4 → CT-MgAl2O4，如图9-7所示得出相变压分别为13.7 GPa、45 GPa
和68 GPa。
图9-6 在静态近似条件下MgAl2O4的热力学稳定性图（Irifune et al., 2002）
图9-7 MgAl2O4各种相结构的热力学焓差值（Sekine et al., 2003）
SP表示尖晶石相(Fd3m)，Per+Cor表示方镁石MgO和刚玉Al2O3的混合物，CF表示CF-MgAl2O4，CT表
示CT-MgAl2O4
Zhang等人在2008年指出MgAl2O4→MgO+Al2O3→CF-MgAl2O4的相变压分别为12 GPa, 27 GPa，CT相可能在超过100 GPa时才能稳定存在，这种推断与之前的结果偏差较大。Yin 等人(2009)利用第一性原理研究了MgAl2O4的CF相和CT相，得出了0 K下CF →CT的相变压为50 GPa，而且推测CT相是地幔中最稳定的结构。Eomoto等人在2009年研究了21~27 GPa，1400~2500 ℃时多顶对顶砧中MgAl2O4的退火实验，通过扫描电子显微镜发现在低于2000 ℃，压强超过26 GPa时，钙铁型(CF)MgAl2O4稳定存在；当温度超过2100 ℃，压强超过26 GPa时，MgAl2O4的一种新相稳定存在（图9-8）。这种新相为Mg2Al2O5，通过X 衍射发现这种新相是2MgO+Al2O3在高温高压条件下合成的，它属于斜方晶系，晶格常数为
a=12.194(2) ?，b=9.369(2) ?，c=2.792(1) ?。Kojitani等人（2010）利用同样的高压高温设备实验研究了MgAl2O4在18~27 GPa，1400~2500 ℃时相变关系，指出MgAl2O4在温度超过2100 ℃、压强为20 GPa时直接转化为Mg2Al2O5，并且这种新相在压强为20到25 GPa，温度超过2000 ℃时能够稳定存在。这种新相密度为3.801(1) g/cm3，晶格常数为a=9.3710(6) ?，b=12.1952(62 ?，c=2.7916(1) ?。
图9-8 高温高压下MgAl2O4的相变关系(Eomoto et al., 2009)
Cf表示钙铁型MgAl2O4，Np表示新相Mg2Al2O5
§3 结语
综上研究可以得出：F4-3m-MgAl2O4是一种低温相，当温度升高时转变成为常温相Fd3m-MgAl2O4(SF)。在一般条件下SF相MgAl2O4在高温高压条件下首先分解为MgO和Al2O3的混合物，当温度压强继续增加时混合物再次合成新相CF相；在此变化过程中可能生成ε-MgAl2O4，但是这种结构存在争议。当温度压强继续增加时，CF相转变为一种超高压相CT相。而在温度压强满足一定条件时，SF相MgAl2O4会直接转变为新相Mg2Al2O5。
铸造涂料配方及作用
铸造涂料配方及作用 Final approval draft on November 22, 2020
铸造涂料配方及作用 1、涂料所用原材料简介 确定涂料的配方，需确定涂料的耐火材料组成、悬浮剂、消泡剂、载体溶剂的种类，掌握相关材料的理化性能和微观结构等资料。 1. 1 耐火材料 耐火材料应主要根据铸造合金种类选定。铸铁用涂料的耐火材料常选用鳞片石墨和普通石墨、石英粉、铝矾土、滑石粉、蓝晶石粉等，对几种国外铸铁涂料的耐火材料进行了X射线荧光光谱分析和衍射分析，发现他们的耐火材料常有硅灰石、莫来石、云母、刚玉、锂辉石等，骨料中各种粒型也是搭配使用，具说可提高涂料的透气性和强度，粒型有片状、纤维状及粒状。铸钢件用涂料常选镁砂粉、锆英粉、高铝粉、棕刚玉粉等耐火粉料。对于高锰钢常用电熔镁砂粉和镁橄榄石粉，这些材料可抗高锰钢的碱**蚀。粒度一般在320目—200目，也要搭配使用。此种涂料必须注意镁橄榄石粉中SiO2（石英）含量≥40%时，往往影响涂料的作用，因为SiO2和MnO会产生化学反应而粘砂。 硅灰石【CaO*SiO2】：是一种偏硅酸盐，属三斜晶系，分低温型高温型两种，低温型在1125℃转变成高温型。硅灰石具有针状、纤维状晶体形态(长/径比≥22：1)和良好的耐热性低（耐热度≥1500℃）和烧结性，在涂料中可增加涂料强度、悬浮性和高温透气性。一般应选用SiO2%≥50，沉降度＜70的高温型材料。它在吉林、辽宁地区蕴藏量非常大，可在铸铁涂料中广泛使用。 莫来石【3AI2O*2SiO2】：斜方晶系，熔点1810℃，多角粒型。化学性质稳定。线膨胀系数小（20～1000℃，5.3×10-6/℃），抗激冷激热性好，商品粉料可选用经过高温烧结的煤矸石粉，可保证涂料的高温稳定性。该材料国内供应丰富，价格较低，在铸铁和普通铸钢中可使用。 云母【KAI2（AISi3O20）(OH*F)2】:一种具有层片状的硅酸盐，密度2.6～2.86，导热系数低（平均0.67W/m.K），保温性能较好。其鳞片具有弹性，晶格稳定，热化学稳定性较好。该材料熔点较低（1270～1330℃），用于铸铁涂料时易于粘砂。由于具有片状
镁铝尖晶石粉体的制备方法
【摘 要】：综述了目前常用的制备镁铝尖晶石粉体的各种方法的工艺过程、特点及其产物的性能特征。经分析指出纯度和粒度是粉体最重要的两个性能指标；降低合成温度、简化工艺过程是今后制备技术发展的趋势。金属醇盐可能成为获得高纯度产物最有应用前景的前驱物；水热处理、溶剂蒸发、超临界干燥等物理手段是解决粒度最有效的途径。 【关键词】：耐火材料，镁铝尖晶石，粉体，制备方法 引 言 镁铝尖晶石(Magnesium Aluminium Spinel，以下简称MAS)材料是一种熔点高、热膨胀系数小、热导率低、抗热震性好、抗碱侵蚀能力强的材料[1]，主要应用于钢包内衬、平炉炉顶、水泥回转窑烧成带衬砖。MAS单晶体是一种高熔点、高硬度的晶体材料。在10GHz以上的微波段上，MAS单晶的声衰减比蓝宝石或石英低得多，可作为介质制作微波声体波器件[2]。MAS还具有优良的电绝缘性，且与Si的匹配性能好，其线膨胀系数与Si相近，因而其外延Si形成膜的形变小，是一种重要的集成电路衬底材料[3]。 近年来，制备MAS粉体的方法受到人们的广泛关注，并在原有制备工艺基础上，涌现出许多新的制备技术。本文拟总结近年来国内外对获取高性能MAS体制备方法，以期找到解决粉体的纯度、粒度、化学均匀性等问题的途径，从而在获取高性能粉体，发挥其优越性能。 1 固相法 1.1传统固相法 固相法是固体与固体之间发生化学反应生成新的固体物质的反应过程，其中反应温度高于600℃称为高温 固相反应。Lepkova D[4]等研究了MgO和Al 2O 3 的固 相反应中，添加剂对尖晶石形成温度和转化率的影响。 将α-Al 2O 3 和Mg(HCO 3 ) 2 分解后的MgO及添加剂均 匀混合后，在一定的温度下反应制备尖晶石粉，添加剂 为B 2O 3 和TiO 2 ，或B 2 O 3 和氟化物(LiF，CaF 2 ，ZnF 2 ， BaF 2 )的混合物。尖晶石合成转化率在85%～95％之间， 加入B 2 O 3 和TiO 2 复合添加剂时，尖晶石粉的生成量最大。 传统固相法无疑是最简单、最方便的合成尖晶石的工艺， 存在的显著缺点是合成温度高。而添加剂又会影响产物 的纯度，无法满足高技术领域的要求。 1.2凝胶固相法 凝胶固相法是将初始原料同有机单体、交联剂、引 发剂等混合形成凝胶，干燥后经焙烧制备粉体。粉体具 有颗粒细小均匀、纯度高、分散性好等优点。仝建峰[5] 等以Mg(OH) 2 ·4MgCO 3 ·6H 2 O和Al 2 O 3 按n(Mg)∶ n(Al)=1∶2进行混合，有机单体丙烯酰胺(C 3 H 5 NO)为 凝胶，N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，过硫酸铵 (NH 2 ) 2 SO 6 水溶液为引发剂，4-甲基乙二胺(C 6 H 16 N 2 ) 为催化剂，选用JA-281试剂为分散剂，用NH 3 ·H 2 O 调节pH值。将干凝胶在1250℃左右保温3h，便可得到 平均粒径为0.5μｍ的球形MgAl 2 O 4 微粉。王修慧[6]等 先以异丙醇水溶液将高纯MgO粉体分散成浆体，再将异 丙醇铝水解得到凝胶，然后按n(Mg)∶n(Al)=1∶2配 料球磨混合24h，干燥后进行焙烧，800℃即开始出现尖 晶石相，1200℃时形成了完善的MAS相结构，最终得 到纯度高达99.99%MAS粉体。之所以能够降低合成温 度，是原因反应物之一的AlOOH凝胶替代Al 2 O 3 ，活性 高，粒度细，混合过程中可达到高度的均匀性；在加热 至500℃～600℃范围内会生成高活性Al 2 O 3 。此法解决 了产物的纯度问题，可以应用于提拉法生长尖晶石单晶 材料；但其缺点是粒度偏粗大，不适于透明多晶体的制备。 2 沉淀法 2.1 均匀沉淀法 均匀沉淀法是利用某一化学反应，将溶液中的构 晶离子从溶液中缓慢、均匀地释放出来，与溶液中的 Mg2+和Al3+生成沉淀，然后再经干燥、焙烧制得粉 体。Hokazono S[7]等采用2种溶液体系来制备MAS粉 体：一是Al(NO 3 ) 3 、Mg(NO 3 ) 2 、尿素水溶液体系；二 是Al 2 (SO 4 ) 3 、MgSO 4 、尿素水溶液体系。按n(Mg)∶ n(Al)=1∶2进行配料；其中，C 尿素 =1.8mol·L-1， C Al 3+=0.1mol·L-1，C Mg 2+= 0.08mol·L-1，分别用 HNO 3 、H 2 SO 4 调至pH值为2，在90℃水浴分别加热 22.5h和38h，生成的沉淀经离心分离后于100℃干燥 24h，在800℃～1000℃焙烧，得到比表面积为25～ 66m2·g-1的MAS粉体。硝酸盐体系制备的前驱物含 镁铝尖晶石粉体的制备方法 王修慧1,2，王程民2，司 伟2，李 刚2，曹冬鸽2，翟玉春1 (1东北大学材料与冶金学院， 沈阳 110006； 2大连交通大学材料科学与工程学院， 大连 116028) 收稿日期:2008-1-24 基金项目:国家自然科学基金资助项目，编号:50104003 作者简介:王修慧（1964-），男，博士研究生，副教授； 从事金属醇盐、高纯氧化物粉体制备研究。 E-mail:dl_wangxh@https://www.360docs.net/doc/9413106463.html, 文章编号：1001-9642（2008）07-0003-04
第一章晶体结构和倒格子
第一章 晶体结构和倒格子 1. 画出下列晶体的惯用元胞和布拉菲格子，写出它们的初基元胞基矢表达式，指明各晶体的结构及两种元胞中的原子个数和配位数。 (1) 氯化钾 （2）氯化钛 （3）硅 （4）砷化镓 （5）碳化硅 （6）钽酸锂 （7）铍 （8）钼 （9）铂 2. 对于六角密积结构，初基元胞基矢为 → 1a =→→+j i a 3(2 →→→+-=j i a a 3(22 求其倒格子基矢，并判断倒格子也是六角的。 3．用倒格矢的性质证明，立方晶格的[hkl]晶向与晶面（hkl ）垂直。 4. 若轴矢→→→c b a 、、构成简单正交系，证明。晶面族（h 、k 、l ）的面间距为 2222) ()()(1c l b k a h hkl d ++= 5．用X 光衍射对Al 作结构分析时，测得从(111)面反射的波长为1.54?反射角为θ=19.20 求面间距d 111。 6．试说明：1〕劳厄方程与布拉格公式是一致的； 2〕劳厄方程亦是布里渊区界面方程； 7．在图1－49（b ）中，写出反射球面P 、Q 两点的倒格矢表达式以及所对应的晶面指数和衍射面指数。 8．求金刚石的几何结构因子，并讨论衍射面指数与衍射强度的关系。 9．说明几何结构因子S h 和坐标原点选取有关，但衍射谱线强度和坐标选择无关。 10. 能量为150eV 的电子束射到镍粉末上，镍是面心立方晶格，晶格常数为3.25×10-10m,求最小的布拉格衍射角。 附：1eV=1.602×10-19J, h=6.262×10-34J ·s, c=2.9979×108m/s 第二章 晶体结合 1．已知某晶体两相邻原子间的互作用能可表示成 n m r b r a r U +-=)( (1) 求出晶体平衡时两原子间的距离； (2) 平衡时的二原子间的互作用能； (3) 若取m=2,n=10,两原子间的平衡距离为3?,仅考虑二原子间互作用则离解能为4ev ，计算a 及b 的值； （4） 若把互作用势中排斥项b/r n 改用玻恩－梅叶表达式λexp(-r/p),并认为在平衡时对互作 用势能具有相同的贡献，求n 和p 间的关系。 2. N 对离子组成的Nacl 晶体相互作用势能为 ??????-=R e R B N R U n 024)(πεα
消失模铸造用涂料与配方
1 涂料成分为镁砂粉30－50％、珠光粉20－40％、云母粉15－30％、硅溶胶3－9％、白乳胶1－5％、聚丙烯酰胺0.1－0.8％、羧甲基纤维素钠0.1－0.8％、吸附剂1－6％、阻燃剂0.3－2％制备时先将吸附剂、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺分别加水配成溶液，再与骨料及其他成分混合搅拌而成。本发明的涂料能有效吸附泡沫塑料模样热解产生的液态产物，大大减少铸件的孔隙率，并在铸型－镁液界面间形成还原性保护气氛层，使镁合金表面形成保护膜，阻止氧化进行，防止了浇注时镁合金在铸型内的燃烧，有利于获得表面光洁、无氧化皱皮的镁合金铸件 . 2 浇注时的负压度浇注时施以负压可以帮助热解产物排出型外，有利于减少皱皮缺陷，但应注意负压度不可过低，否则容易引起渗透粘砂缺陷。浇注温度对球铁铸件皱皮缺陷的影响。一般说来，提高浇注温度，有利于热解产物气化，并排出型外，因而可减少皱皮缺陷。对于高铬铸铁，其浇注温度高于，对于灰铸铁和球铁，其浇注温度大于，皱皮缺陷基本可以消除。 2.浇注系统顶注式浇注系统有利于减少表面皱皮缺陷，但容易引起内部炭黑夹杂。底注式浇注系统可以实现金属液平稳上升，模样逐层气化，不会产生内部炭黑夹杂；但在铸件上表面往往会聚集较多的热解产物，同时上部金属液温度最低，不利于热解产物气化，容易形成较严重的皱皮缺陷。因此，必须在上部设置集渣冒口，设法将热解产物排出铸件之外。通常，较高的铸件用阶梯式浇注系统，这样既可以实现平稳充填，减少炭黑夹杂缺陷，又不容易出现皱皮缺陷。只有高度不大的小件才可以采用顶注式浇注系统以上解答来自于罗通博士的博文，仅供参考涂料配方下列仅供参考。 1.铝矾土 90%，石英粉10%，酚醛树脂2%，
第一章-晶体结构
第一章 P4 问题 对14种布拉菲点阵中的体心立方，说明其中每一个阵点周围环境完全相同 答：①单看一个结晶学单胞可知，各个顶点上的阵点等价，周围环境相同。 ②将单个结晶学单胞做周期性平移后可知，该结晶学单胞中的体心阵点亦可作为其他结晶学原胞的顶点阵点，即体心阵点与顶点阵点也等价，周围环境也相同。 综上所述，体心立方中每一个阵点周围环境完全相同。 问题 在二维布拉菲点阵中，具体说明正方点阵的对称性高于长方点阵。 答：对称轴作为一种对称要素，是评判对称性高低的一种依据。正方点阵有4条对称轴而长方点阵只有两条对称轴，故正方点阵的对称性高于长方点阵。 P9 问题 晶向族与晶面族概念中，都有一个“族”字。请举一个与族有关的其他例子，看看其与晶向族、晶面族有无相似性？ 答：“上班族”、“追星族”… 它们与晶向族、晶面族的相似性在于同一族的事物都有某一相同的性质。 问题 几年前一个同学问了这样的问题：() 2πe 晶面该怎么画？你如何看待他的问题？应该指出，这位同学一定是动了脑筋的！结论是注重概念 答：晶面无意义、不存在。晶向是晶面的法向量，相同指数的晶面与晶向是一一对应的。在晶体中原子排布规则中，各阵点是以点阵常数为单位长度构成的离散空间，阵点坐标值均为整数，晶向指数也应为整数，因此晶面指数应为整数时晶面才有意义。（晶体学的面与数学意义下的面有区别，只有指数为整数的低指数面才有意义。） 问题 说明面心立方中(111)面间距最大，而体心立方中(110)面间距最大。隐含了方法 答：①面心立方中有晶面族{100}、{110}、{111}，它们的面间距分别为 因此面心立方中{111}面间距最大。 ②体心立方中有晶面族{100}、{110}、{111}，其面间距分别为 因此体心立方中{110}面间距最大。 (密排面的晶面间距最大)
消失模铸造用涂料及配方
——铬铁渣 , 经破碎研磨成粉状 ( 料度 200 目 ) 。因其 A l 2 O 3 含量超过85% ,C r 2 O 3 含量超过 10% , 故称高铬刚玉。其熔点为 1 830 ～ 2 000 ℃ , 密度为 3. 68g /cm 3 , 莫氏硬度为 9, 热膨胀系数约为石英的一半 , 热导率为石英的 2 倍。高铬刚玉属中性材料 , 不易与高锰钢液发生化学反应 , 且耐火度较高 , 能够抵御高温金属液体的冲刷 , 其它性能皆有利于配制性能良好的涂料 , 同时成本较低 , 仅为刚玉粉、锆英粉价钱的 1 /3 左右。 1 . 2 其它组分α醇基涂料粘结剂采用酚醛树脂 , 其耐热性好 , 价格也适当。 PVB 既是悬浮剂又是粘结剂。 PVB 与酚醛树脂混合使用可以提高涂层强度 [2 ] 。二者在使用前均溶于酒精中待用。悬浮剂选用锂基膨润土 , 可在酒精溶剂中形成醇溶胶。先用少量水引发 , 静置 24 h 后 , 变成膏状 , 这时加适量乙醇再用高速搅拌机分散制成膏状悬浮剂。溶剂为工业乙醇 , 助剂采用微量表面活性剂、消泡剂 ( 正辛醇 ) 等。为使涂料层在落砂时易剥离、防粘砂 , 加入熔剂 Fe 2 O 3 。 2 涂料性能的测试方法悬浮性系用静置法 , 在 100m l 量筒中测涂料静置 24 h 后的沉淀物所占体积百分比。透气性在 STZ 直接式透气性测定仪上测定 ( 用透气性标准度样 ) 。涂料层干态透气性的具体操作及计算方法见文献 [3 ] 。涂层强度测定[4 ] 是由粘度杯向涂有涂层的玻璃板上落砂 , 直至擦破涂层露出玻璃板为止 , 称出落砂总质量 , 作为判断涂料层面强度的定量指标。高温抗裂性测定 , 是将___< 50 mm 的水玻璃砂型试样浸入涂料形成 2 mm 的涂层 , 干燥后放入高温炉中 , 在 1 200 急热 2m in 取出观察涂层开裂的情况。触变性是采用 NDJ - 1 型旋转式粘度计测量涂料的表观粘度随时间的变化情况 , 即触变性曲线。涂料其它性能测试参照文献 [3 ] 进行。 3 试验结果 3 . 1 最佳涂料配方的确定悬浮性、透气性和涂层强度是消失模涂料的基本性能。为此采用正交试验方法考察涂料主要组
铸造涂料配方技术
锆英粉的主要成分是ZrO2、SiO2，即正硅酸锆。 它的耐火度高，是目前用于消失模铸造最好的一种抗粘砂材料。浇注铸钢件和大型铸铁件时多采用这种耐火材料，可以减少铸件的清理工作量，获得表面光洁的铸件。 醇基铸造涂料优点：1、涂刷点燃后，型、芯表面的涂料层可自行烘干，不用进烘干窑；2、使用方便，生产周期短；3、可应用水玻璃砂的型、芯。 铸件粘砂是因为涂料没有有效起到阻挡隔离作用，或涂料与高温金属液体发生化学反映。 1.涂料附着力差：填砂震动时造成涂料剥落，引起铸件粘砂， 2.涂料膨胀系数大：与高温金属液体接触时涂料受热体积膨胀脱离铸型导致铸件粘砂。 3.高温液体金属被氧化与涂料和铸型发生化学反应生成金属氧化物，对涂料和型砂都有极强的粘结性，能够将型砂牢固粘附在铸件表面上形成一系列的低熔点化合物〔在铸件厚壁及转角处等，低熔点物更多，粘砂层更后），造成铸件粘砂，有时虽未产生粘砂，但在铸件表面粘附上一层难以清除的涂料，及产生粘灰。铸件砂眼： 1、铸型内有掉入的砂子。 2、涂料强度低，耐火差，经不住高温金属液体的冲刷，型砂被卷入铸件。 铸件气孔产生的原因很多，总之一句话就是因为铸型中存在较多发气量大的物质，发气速度快，涂料或被砂透气性差，气体未及时排除所致。 普通铸造涂料只是在铸件和铸型中间起到阻挡隔离作用，达到防粘砂目的，但普通铸造由于涂料附着力差、强度低、耐火差、发气量大，容易造成铸件产生粘砂、砂眼、气孔、碳渣等缺陷。 新型铸造涂料是在传统铸造涂料基础上加以改进，调整，能有效防止高温液体金属氧化，与铸型和高温液体金属接触过程中不起化学反应。并且能吸收消化含氮、硫、碳等气体。 从而彻底解决: 铸件粘砂，铸件砂眼，铸件粗糙，铸件气孔，铸件夹杂〔渣〕，球磨铁变异，铸钢渗硫裂纹，增碳缺陷等。 铸造用的树脂砂一般是呋喃树脂砂；呋喃树脂砂又分为：糠醇呋喃树脂、脲醛呋喃树脂、酚醛呋喃树脂等 铸造用树脂都要求控制甲醛的含量，游离甲醛在造型、造芯时会刺激人的眼、鼻、喉等器官，而且树脂砂在浇铸时发气量大。总之树脂砂是对人体有害的，所以要保持工作场所通风良好 什么是树脂砂铸造？ 砂铸的一种，使用的砂子为树脂砂。树脂砂为树脂与砂子按一定比例混合，不需其它材料及方法，常温下砂子即可硬化，变成需要的砂型。
镁铝尖晶石
尖晶石型化合物属于等轴晶系，其结构中氧作最紧密堆积，阳离子填充四面体、八面体间隙，每个晶胞中8/64的四面体间隙和16/32的八面体间隙被填充。 镁铝尖晶石是具有相同晶体结构的氧化物中的一种，这种晶体结构称为尖晶石结构。尖晶石组有二十多种氧化物，但只有很少数是常见的。尖晶石组的结构式是AB2O4, 这里A代表二价金属离子，例如镁、铁、镍、锰和/或锌，B代表三价金属离子，例如铝、铁、铬或锰。除非特别指明，本文的尖晶石表示MgAl2O4, 矿物尖晶石是二元系统MgO –Al2O3 的唯一化合物。尖晶石族矿物的明显特征是，它是一种组分可被替代的固溶体，尖晶石组分中一种或两种都可以被这组矿物中的其他组分大量的代替，而且是在晶体结构不改变或晶格没有任何变形的情况下。镁离子和铝离子都可被较小尺寸的其他离子代替，保持电化学平衡。因此尖晶石族矿物有很多种固溶体。另外，随温度的增加，MgAl2O4 相区域增加，尤其是朝着氧化铝含量较高的方向增加。通过这个结构中金属离子和氧离子的空位保持电化学平衡。以后将讨论这一特征，它在尖晶石抗钢渣的侵蚀上起很重要的作用。2.2 物理性能镁铝尖晶石的熔点是2135℃，是熔点较高的耐火材料。表1是MgO、Al2O3和尖晶石相的体积密度、热膨胀系数和热导率的对比。这些相在热膨胀系数上的差别体现出尖晶石优异的抗热震性。MgO和Al2O3生成尖晶石时，密度下降，体积增加，这使我们想到了技术应用上，例如生产浇注料，在浇注料里，MgO和Al2O3原位反应生
作为耐火材料原料的尖晶石的天然资源还没有发现，因此尖晶石必须通过合成来制备。尖晶石生产的两个主要途径是烧结和电熔。大多数耐火材料使用的尖晶石是由高纯合成氧化铝和化学级氧化镁来合成的。烧结尖晶石在竖窑中合成，电熔尖晶石在电弧炉中合成。因为从动力学上说形成固态尖晶石是非常困难的，所以要求原材料很细、反应活性大。烧结合成尖晶石的优点是它是一个连续的陶瓷过程，喂料速度可控，窑内温度分布均匀，可以生产出晶粒尺寸为30-80μm 和气孔率较低(<3%)的非常匀质的产品。另一方面，电熔生产尖晶石是一个典型的批量生产过程。大的晶锭需要很长的冷却时间，导致倒出的晶锭在冷却过程中微观结构不均匀。外部的尖晶石冷却速度比内部的快，晶体尺寸比内部的小。杂质因熔点最低集中在晶锭中心。因此，匀质的电熔尖晶石材料只有通过已加工材料的仔细挑选才能获得。使用高纯原材料的另一个优点，是所得材料的杂质含量很低(MgO+Al2O3 >99%), 尤其是氧化硅含量，这样尖晶石的高温性能很好。矾土基尖晶石已经根据它的几种合成原料进行了评估。Moore et al[2]在实验室合成的矾土和水铝石基尖晶石与合成的氧化铝基尖晶石相比，表现出高的蠕变速率。这是由于矾土中杂质(SiO2, TiO2, Fe2O3, 碱金属)在骨料中形成较多的玻璃相。矾土基尖晶石没有合成氧化铝基尖晶石的性能好，所以它只能用在抗侵蚀性和高温强度要求不高的环境下。 4 产品类型工业尖晶石产品以化学计量比Al2O3/MgO=28.2/71.8作为分界点分为两类，见图1。富镁尖晶石MR66含有过量MgO, 而富铝尖晶石AR78和AR90含有
铸造涂料配方分析
铸造涂料配方分析 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
铸造涂料配方分析 铸造涂料是在铸件和铸型中间起到阻挡隔离作用，达到防粘砂目的。 但有时候在有铸造涂料的情况下铸件还是会粘砂，这又是为什么呢这是因为涂料没有有效起到阻挡隔离作用，或涂料与高温金属液体发生化学反映。这也反映出这些铸造涂料存在着以下缺陷： 1.涂料附着力差：填砂震动时造成涂料剥落，引起铸件粘砂， 2.涂料膨胀系数大：与高温金属液体接触时涂料受热体积膨胀脱离铸型导致铸件粘砂。 3.高温液体金属被氧化与涂料和铸型发生化学反应生成金属氧化物，对涂料和型砂都有极强的粘结性，能够将型砂牢固粘附在铸件表面上形成一系列的低熔点化合物〔在铸件厚壁及转角处等，低熔点物更多，粘砂层更后），造成铸件粘砂，有时虽未产生粘砂，但在铸件表面粘附上一层难以清除的涂料，及产生粘灰。 之所以会出现这种情况与其工艺也是脱不了关系的。毅航耐火材料研制的新型铸造涂料是在传统铸造涂料基础上加以改进，调整，能有效防止高温液体金属氧化，与铸型和高温液体金属接触过程中不起化学反应。并且能吸收消化含氮、硫、碳等气体。从而彻底解决:铸件粘砂，铸件砂眼，铸件粗糙，铸件气孔，铸件夹杂〔渣〕，球磨铁变异，铸钢渗硫裂纹，增碳缺陷等。 那么他是采用的什么配方生产的呢
对于新型铸造涂料配方分析如下： 工程师根据客户提供的铸造涂料样品，通过大型仪器和谱图，获得对应产品各项成本及相应比例数据，给予客户配方报告，指导生产工艺。 而且铸造涂料配方分析与成分还原以科学、客观分析检测为出发点，采用5类微观谱图[红外光谱（IR、傅立叶），薄层色谱（TLC），能谱，GC-MS，热谱]推断，整合同行业技术经验，演算并整理复原成基本配方；并以此为根据综合同类型配方合成经验，全面的原材料配方成分化验标准储备，辅以非常成熟的原料牌号推荐与选择技术，制备出性能指标成本费用相似的实用产品配方，相似度高达%。
消失模铸造涂料配方解析
消失模铸造涂料配方解析 消失模铸造是一种近无余量、精确成型的新工艺，该工艺无需取模、无分型面、无砂芯，因而铸件没有飞边、毛刺和拔模斜度，并减少了由于型芯组合而造成的尺寸误差。 消失模涂料根据钢种不同有多种配方。另外涂料配方一般都是经过不断试验和实践得来的，要花费人力和财力的。没有人会免费提供的，如果说是简单配方的话毅航耐火可以给你一点建议。 消失模铸造涂料成分为镁砂粉30－50％、珠光粉20－40％、云母粉15－30％、硅溶胶3－9％、白乳胶1－5％、聚丙烯酰胺0.1－0.8％、羧甲基纤维素钠0.1－0.8％、吸附剂1－6％、阻燃剂0.3－2％制备时先将吸附剂、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺分别加水配成溶液，再与骨料及其他成分混合搅拌而成。 此配方的涂料能有效吸附泡沫塑料模样热解产生的液态产物，大大减少铸件的孔隙率，并在铸型－镁液界面间形成还原性保护气氛层，使镁合金表面形成保护膜，阻止氧化进行，防止了浇注时镁合金在铸型内的燃烧，有利于获得表面光洁、无氧化皱皮的镁合金铸件。 使用此配方在进行消失模铸造时，消失模浇注时还要考虑负压度，浇注时施以负压可以帮助热解产物排出型外，有利于减少皱皮缺陷，但应注意负压度不可过低，否则容易引起渗透粘砂缺陷。浇注温度对球铁铸件皱皮缺陷的影响，一般说来，提高浇注温度，有利于热解产物气化，并排出型外，因而可减少皱皮缺
陷。对于高铬铸铁，其浇注温度高于，对于灰铸铁和球铁，其浇注温度大于，皱皮缺陷基本可以消除。 顶注式浇注系统有利于减少表面皱皮缺陷，但容易引起内部炭黑夹杂。底注式浇注系统可以实现金属液平稳上升，模样逐层气化，不会产生内部炭黑夹杂；但在铸件上表面往往会聚集较多的热解产物，同时上部金属液温度最低，不利于热解产物气化，容易形成较严重的皱皮缺陷。因此，必须在上部设置集渣冒口，设法将热解产物排出铸件之外。通常，较高的铸件用阶梯式浇注系统，这样既可以实现平稳充填，减少炭黑夹杂缺陷，又不容易出现皱皮缺陷。 此外，还要提醒大家，只有高度不大的小件才可以采用顶注式浇注系统。
镁铝尖晶石砖性能特点
铝镁尖晶石砖以镁铝尖晶石为基质，以抗热震性优于镁砖而见长，被广泛应用于砌筑炼钢碱性平炉和电炉的炉顶等，关于这种晶石砖的特点大家是否了解呢，下面简单的给大家介绍一下。 1、镁铝砖的热震稳定性好，可承受水冷20～25次，甚至更高。这是它最突出的优点，比普通镁砖好得多。研究认为，镁铝砖热震稳定性好，是由于镁铝尖晶石和方镁石都属于立方晶系，沿各个晶轴方向的热膨胀大小都相同，故温度波动时膨胀和收缩都比较均匀，产生的热应力较小。 2、镁铝砖的主要性能也比镁砖稍强。由于镁铝尖晶石本身的熔点较高，故镁铝砖的荷重软化温度比镁砖有所改善，达到1620～1690℃。 3、镁铝尖晶石保护方镁石颗粒免受熔渣侵蚀的能力比钙镁橄榄石强，故镁铝砖抵抗碱性熔渣以及氧化铁熔渣的能力较镁砖有所加强。 镁铝砖具有以上优良性能，故在我国已广泛用做炼钢平炉，炼铜反射炉等高温熔炼炉炉顶的砌筑材料，取得了延长炉子寿命的效果。大型平炉可达300炉左右，中小型平炉在1000炉以上。
接下来再给大家说下铝镁尖晶石砖的生产工艺： 镁铝砖的生产工艺与烧成镁砖大致相同，只是在配料中加入一定比例的工业氧化铝或特级铝矾土熟料。工业氧化铝的杂质含量比高铝矾土熟料低。配料中加入天然铝矾土熟料，可改善泥料的塑性，在同样条件下，砖坯体积密度较高。 工业氧化铝的加入量一般为5%～10%，通常按一定比例与镁砂共同细磨后，以细粉形式加入，这有利于在制品基质中形成分布均匀的镁铝尖晶石新晶相。也有采用预合成镁铝尖晶石再进行配料制砖的生产方法。配料时临界粒度大，有利于提高制品的抗热震性，但不利于制品的密度和强度，一般采用3mm。 粒度一般采用3～1mm与1～0.088mm且应控制3～2mm粗颗粒与小于0.088mm细粉的比例，来提高制品的抗热震性。镁铝砖的烧成温度要根据原料的纯度来确定，一般要比镁砖的烧成温度高30～50℃，高纯镁铝砖的烧成温度达1750～1800℃。 以上就是金京窑业带给大家的分享，希望对大家有所帮助，同时也感谢大家一直以来对金京窑业的关注与支持！
几种常见晶体结构分析
几种常见晶体结构分析文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]
几种常见晶体结构分析 河北省宣化县第一中学 栾春武 邮编 075131 栾春武：中学高级教师，张家口市中级职称评委会委员。河北省化学学会会员。市骨干教师、市优秀班主任、模范教师、优秀共产党员、劳动模范、县十佳班主任。 联系电话： E-mail ： 一、氯化钠、氯化铯晶体——离子晶体 由于离子键无饱和性与方向性，所以离子晶体中无单个分子存在。阴阳离子在晶体中按一定的规则排列，使整个晶体不显电性且能量最低。离子的配位数分析如下： 离子数目的计算：在每一个结构单元（晶胞）中，处于不同位置的微粒在该单元中所占的份额也有所不同，一般的规律是：顶点上的微粒属于该 单元中所占的份额为18，棱上的微粒属于该单元中所占的份额为1 4，面上 的微粒属于该单元中所占的份额为1 2，中心位置上（嚷里边）的微粒才完 全属于该单元，即所占的份额为1。 1.氯化钠晶体中每个Na +周围有6个Cl －，每个Cl －周围有6个Na +，与一个Na +距离最近且相等的Cl －围成的空间构型为正八面体。每个Na +周围与其最近且距离相等的Na +有12个。见图1。 图1 图2 NaCl
晶胞中平均Cl－个数：8×1 8 + 6× 1 2 ＝ 4；晶胞中平均Na+个数：1 + 12×1 4 ＝ 4 因此NaCl的一个晶胞中含有4个NaCl（4个Na+和4个Cl－）。 2.氯化铯晶体中每个Cs+周围有8个Cl－，每个Cl－周围有8个Cs+，与一个Cs+距离最近且相等的Cs+有6个。 晶胞中平均Cs+个数：1；晶胞中平均Cl－个数：8×1 8 ＝ 1。 因此CsCl的一个晶胞中含有1个CsCl（1个Cs+和1个Cl－）。 二、金刚石、二氧化硅——原子晶体 1.金刚石是一种正四面体的空间网状结构。每个C 原子以共价键与4个C原子紧邻，因而整个晶体中无单 个分子存在。由共价键构成的最小环结构中有6个碳原 子，不在同一个平面上，每个C原子被12个六元环共用，每C—C键共6 个环，因此六元环中的平均C原子数为6× 1 12 ＝ 1 2 ，平均C—C键数为 6×1 6 ＝ 1。 C原子数: C—C键键数＝ 1:2； C原子数: 六元环数＝ 1:2。 2.二氧化硅晶体结构与金刚石相似，C被Si代替，C与C之间插 氧，即为SiO 2晶体，则SiO 2 晶体中最小环为12环（6个Si，6个O）， 图3 CsCl 晶 图4 金刚石晶
涂料配方
知识点 1. 涂料：是指用特定的施工方法涂覆到物体表面后，经固化在物体表面后形成美观而有一定强度的连续性保护膜，或者形成具有某种特殊功能的涂膜的一类精细化工产品。 2. 颜料的组成：1）成膜物质：组成涂料的基础，又称为基料，是使涂料牢固附着于被涂物件表面上形成连续薄膜并黏结涂料中企图组分的主要物质，对涂料和涂膜的性质起决定性作用。2）颜料：是一种微细的粉末状的有色物质，在使用过程中一般不溶于它所分散的介质，而始终以原来的晶体状态存在，因此它不能离开主要成膜物质（基料）而单独构成涂膜，称次要成膜物质。3）助剂：也称为涂料的辅助材料组分，不能单独成膜，而是在涂料成膜后作为涂膜中的一个组分存在。4）溶剂：是不包括无极溶剂涂料在内的各种液态涂料中所含有的，为使这些类型液态涂料完成施工过程所必需的一类组分。 3. 涂料配方设计：是指根据基材，涂装目的，涂膜性能，使用环境，施工环境等进行涂料各组分的选择并确定相对比例，并在此基础上提出合理的生产工艺，施工工艺和固化方式。涂料配方设计的关键：根据涂层性能和环境的要求合理地选择树脂，填料，颜料，溶剂及助剂。 4. 涂料配方设计的几种形式： 1）原材料更换 2）成本降低 3）产品改进 4）新产品开发 5）新原材料的使用 6）新技术 5. 聚酯树脂的性质： 6. 涂料体系选择的一般性原则： 1）涂料性能——耐磨性，柔软性，保光保色性，温度范围，干燥时间，防霉性，外观，耐水耐油性，润湿性。 2）被涂物件的材质（水，混凝土，钢，塑料，存在旧涂层等）。 3）涂料赋予的基本功能——防变质，防火，温度控制，标记，外观。 4）可使用性（表面处理及涂料使用设备工具）。 5）环境因素——温度，湿度，与化学药品接触，辐射，生物问题。 6）成本 7. 涂料体系选择的主要因素： 1）基材 2）环境因素 3）表面处理 4）涂料的性能因素 8. 涂料中常用的助剂：脂肪烃，脂环烃，芳香烃，萜烯烃和萜类化合物，氯化烃，醇类，酮类，酯类，醇醚类，其他助剂 9. 涂料中溶剂的选择： 1）涂料中溶剂的组成 2）涂料中溶剂的作用 3）涂料中溶剂选择的原则：①极性相似原则——即极性相近的物质可以互溶，可根据物质的极性，初步确定选择什么溶剂。②溶剂化原则——指高分子链段和溶剂分子间的作用力，它使溶剂将高分子链段分离开。③溶解度参数相近原则——溶解参数可作为选择溶剂的参考指标。④确定适当的溶剂挥发速率——溶剂是挥发性液体，在施工过程中首先接触到的是涂层干燥快慢问题，这和溶剂的挥发速率有关。⑤溶剂平衡——溶剂的挥发应均衡，真溶剂，助剂及稀释剂的比例平衡。 10. 体质颜料（亦称填料）的种类：主要是碱土金属盐类，硅酸盐类和铝镁等轻金属盐类。有：碳酸钙，镁颜料，硫酸钡，硅藻石，云母，高岭土，硅藻土，石英，石膏。 11. 选择颜料的几个因素：1）颜料的色彩 2）颜料的粒径 3）颜料的分散性 4）颜料的遮盖力 12.润湿分散剂的原理：润湿剂主要是降低物质的表面张力，其分子量较小。分散剂是吸附在颜料的表面上产生电荷斥力或空间位阻，防止颜料产生有害絮凝，使分散体系处于稳定状态，一般分子量较大。 作用机理：可以与无机颜料通过极性基间的相互作用，牢固的吸附在颜料粒子的表面上，还能电离带电产生静电吸附。该类分散剂的极性基吸附在颜料粒子的表面上，另一端朝向分散介质中伸展，产生位阻作用。 13.粉末涂料的组成：成膜物质，颜料和填料，助剂，载体。 14. 溶剂的作用：溶解作用——主要是溶解或稀释高粘度的成膜物质；调节作用——调节由成膜物质和颜料组成的复合体系的粘度和流变性能；其他作用。 15. 反应性溶剂（活性稀释剂）：一种既能溶解或分散成膜物质，又能在涂料成膜过程中和成膜物质发生化学反应，形成不挥发组分而留在涂膜中的化合物。 16. 溶剂挥发的描述（汉森“两阶段挥发”理论）：“湿”阶段——决定于溶剂本身的挥发度，可依据溶剂相对挥发速率来判断溶剂挥发快慢；“干”阶段——决定于溶剂在涂层中的扩散速度。
高性能钢包耐火材料用镁铝尖晶石
高性能钢包耐火材料用镁铝尖晶石 Raymond P.Racher Almatis Inc. 501West Park Road Leetsdale,PA15056,USA Robert W.McConnell Almatis Inc 4701Alcoa Road Bauxite,AR72011USA Andreas Buhr Almatis GmbH, Olof-Palme-Str.37, D-60439Frankfurt/Main Germany 摘要 优质钢的生产要求钢在钢包中进行更多的处理。这对钢包用耐火材料有显著的影响，例如需要透气砖等高性能功能耐火材料。增加出钢温度，较长的停留时间，侵蚀性更强的二次冶炼等操作的改变要求耐火材料衬更薄，寿命更长。这些综合因素重新唤起了对镁铝尖晶石研究的兴趣。 镁铝尖晶石已经作为各种类型用于炼钢用耐火材料很多年了。本文阐述了尖晶石的生产、理化性能和使用性能，也讨论了尖晶石应用的进展情况。 1 引言 本文讨论了镁铝尖晶石的结构、性能和应用，尤其描述了镁铝尖晶石在生产洁净钢用耐火材料上的优点。 镁铝尖晶石由于强的抗渣侵蚀性、优良的抗热震性和高温强度高等特点，越来越多的被应用于炼钢用耐火材料。20世纪60年代中期最初生产的尖晶石耐火材料是通过氧化铝和镁砖中的方镁石的原位反应制备的，用于水泥窑的内衬。高质量的预合成尖晶石使得发展优质不定形耐火材料和耐火砖成为可能。 2 性能 2.1 结构
镁铝尖晶石是具有相同晶体结构的氧化物中的一种，这种晶体结构称为尖晶石结构。尖晶石组有二十多种氧化物，但只有很少数是常见的。尖晶石组的结构式是AB2O4,这里A代表二价金属离子，例如镁、铁、镍、锰和/或锌，B代表三价金属离子，例如铝、铁、铬或锰。除非特别指明，本文的尖晶石表示MgAl2O4,矿物尖晶石是二元系统MgO–Al2O3的唯一化合物。 尖晶石族矿物的明显特征是，它是一种组分可被替代的固溶体，尖晶石组分中一种或两种都可以被这组矿物中的其他组分大量的代替，而且是在晶体结构不改变或晶格没有任何变形的情况下。镁离子和铝离子都可被较小尺寸的其他离子代替，保持电化学平衡。因此尖晶石族矿物有很多种固溶体。另外，随温度的增加，MgAl2O4相区域增加，尤其是朝着氧化铝含量较高的方向增加。通过这个结构中金属离子和氧离子的空位保持电化学平衡。以后将讨论这一特征，它在尖晶石抗钢渣的侵蚀上起很重要的作用。 2.2 物理性能 镁铝尖晶石的熔点是2135℃，是熔点较高的耐火材料。表1是MgO、Al2O3和尖晶石相的体积密度、热膨胀系数和热导率的对比。这些相在热膨胀系数上的差别体现出尖晶石优异的抗热震性。MgO和Al2O3生成尖晶石时，密度下降，体积增加，这使我们想到了技术应用上，例如生产浇注料，在浇注料里，MgO和Al2O3原位反应生产尖晶石。在下面的文章里，我们将更加详细的讨论这些效应和它们对使用性能的影响。 表1尖晶石，MgO和Al2O3的热性能和物理性能[1] 尖晶石MgAl 2O 4 方镁石MgO刚玉Al 2 O 3 体密(g/cm3) 3.58 3.58 3.99 热导率(W/m·K) 5.97.1 6.3 热膨胀系数 (dL/L.K.10^6)7.613.58.8
镁铝尖晶石质耐火材料
镁铝尖晶石质耐火材料 （西安建筑科技大学华清学院） 摘要:阐述了镁铝尖晶石质耐火材料的性能及合成，论述了镁铝尖晶石质耐火材料的应用及发展趋势。关键词:镁铝尖晶石质耐火材料；结构特点；应用；发展趋势 The Development and Application of Magnesia-alumina Spinel Refractories Abstract: The properties and synthesis ofmagnesia-alumina spinel refractories was expounded together with discussion on the application and developing trend of them. Key words: magnesia-alumina spinel refractories; structure characteristic; application; developing trend 1 前言 耐火材料是用作高温窑炉等热工设备的结构材料，以及工业用高温容器和部件的材料，并能承受相应的物理化学变化及机械作用。随着高温工业的发展，对炉衬耐火材料的生产和使用也提出了更高的要求。炉衬耐火材料不仅要求长期处在高温的工作环境，能经受高尘，强腐蚀性炉气及炉渣的冲刷和侵蚀，还要经受温度骤变、机械和物料的撞击、磨损以及各种应力的综合影响。为满足高温工业的需要，炉衬耐火材料产品的使用性能还需进一步提高。而镁铝尖晶石质耐火材料的研究与开发正适应了这一发展趋势。 2 镁铝尖晶石质耐火材料的结构特点 镁铝尖晶石优良的高温性能，使其成为耐火材料中重要的组成部分。从MgO-Al2O3二元系相图（图1）可以看出，Mg-Al2O3是此二元系统的一个中间化合物，熔点为2 135 ℃。方镁石从1 500 ℃开始固溶于尖晶石中，且随着温度的升高固溶量增加。当温度达到1 995 ℃时，溶解度达到最大值10 %。刚玉在高温下也可以固溶在镁铝尖晶石中，且固溶量随着温度的升高而增加，在1 900 ℃以上时，固溶量可以达到20 %以上。 图1 MgO-Al2O3二元系相平衡图【1.2】 在镁铝尖晶石构造中，Al O、Mg O之间都是较强的离子键，且静电键强度相等，结构牢固【3】。因此，镁铝尖晶石晶体的饱和结构【4,5】使其具有良好的热震稳定性能、耐化学侵蚀性能和耐磨性能，能够在氧化或还原气氛中保持较好的稳定性。但是在合成镁铝尖晶石时，会伴有5％～8%的体积膨胀，而且其再结晶能力差，很难合成致密的镁铝尖晶石
黄振飞课程方案(镁铝尖晶石合成)
天然原料合成镁铝尖晶石 摘要：本文重在概述以天然原料合成镁铝尖晶石的工艺路线、合成方法，合成镁铝尖晶石的天然原料一般采用以高铝矾土生料(或特级铝土矿>与轻烧氧化镁(或菱镁矿>粉，合成方法主要分为二步煅烧法，湿化学法，高能球磨法(HEM>，自蔓延高温合成法(SHS>等等。此外还介绍了添加剂、气氛、成型方法成型压力、原料活性对工艺的可能影响，从而从中找出合适的实验方案，得出一个合理的实验设计。 关键词：镁铝尖晶石天然原料工艺路线合成方法实验设计
目录 摘要1 引言1 第一章文献综述1 1.1镁铝尖晶石的定义1 1.2材料结构与基本性能1 1.3合成原料2 1.4 镁铝尖晶石的合成方法3 1.4.1二步煅烧法3 1.4.2湿化学法3 1.4.3高能球磨法(HEM>4 1.4.4自蔓延高温合成法(SHS>4 1.4.5固相法5 1.4.6 电熔法5 1.4.7凝胶固相反应法6 1.4.8均匀沉淀法6 1.4.9 共沉淀法7 1.4.10 超临界法7 1.4.11 冷冻一干燥醇盐法7 1.4.12 水热合成法8 1.4.13 蒸发分解法9 1.4.14 燃烧合成法9 1.5影响合成镁铝尖晶石原料烧结性的因素9 1.5.1添加剂9 1.5.2气氛10 1.5.3成型方法和成型压力10 1.5.4原料的活性10 1.6镁铝尖晶石材料的性能11 1.6.1 力学性能11 1.6.2热震稳定性11 1.6.3抗渣性11 1.7 本课题的目的、意义与主要内容12 1.7.1 目的和意义12
1.7.2 本课题的研究内容12第二章实验方案13 2.1 实验原料13 2.1.1原料组成13 2.1.2原料处理方法13 2.2实验仪器、设备13 2.3实验步骤13 2.4检测工程14 2.5数据参考指标14
铸造涂料
铸造涂料组成有哪些 铸造涂料由5部分组成: 耐火填料、液体载体、悬浮剂、粘结剂和种助剂 1、耐火填料 是涂料的主体部分,其物理,化学性质对涂料效果有决定性的影响,特别是对涂层的耐火度和热化学稳定性影响很大.刚玉粉,锆英粉,铝矾土粉,铬铁矿粉,石英粉和石墨粉的耐火度均较高,但刚玉粉价格昂贵;铬铁矿粉和石墨均为黑色,对环境污染严重,且铬铁矿粉国内资源贫乏,需从国外进口,而石墨在铸钢件生产中容易引起增碳;石英粉虽为白色,但石英粉尘在清砂过程中容易使工人得矽肺病;锆英粉(米白色)和铝矾土粉(浅黄色)均为浅色,并具有高的耐火度和低的烧结点,且都是容易获得烧结剥离型的涂料,故这里选用铝矾土粉作为耐 火填料代替锆英粉. 2、液体载体 国内一般采用乙醇.乙醇无毒,无臭,易挥发,可燃烧,是最经济, 最安全的载液.但工业乙醇纯度一般在95 左右,涂料点火燃烧困难,不易充分燃烧,可加入一定量的甲醇与之混合使用,以改善其燃烧性能.甲醇比乙醇挥发快,燃烧快,但甲醇具有较强的毒性,尤其对眼神 经刺激历害,使用时应注意. 3、悬浮剂 膨润土是涂料中最常用的悬浮剂.膨润土颗粒很小(可以小于0.1 m),被载体湿润后载体不仅吸附在其颗粒表面,还会进入它的晶层之
间形成胶体质点,使载液变为胶体溶液.膨润土质点在胶体溶液中形 成空问网状结构,使膨润土浆具有屈服值,耐火填料颗粒质点不易下沉.在本涂料中使用锂基膨润土作为悬浮剂.锂基膨润土是由天然钙 基膨润土经离子交换处理后而得,它遇乙醇不能充分溶胀,只能形成 胶体,因此需先加水使其充分溶胀,再以乙醇冲稀制成膨润土浆,放置2天～3天后使用. 4、粘结剂 热固性酚醛树脂具有很强的浸润能力,成型性能好,体积密度大,气孔率低,作为粘结剂.它溶于酒精,不溶于水.它可使涂料具有较高 的表面强度,但发气量较大,故在涂料中的加入量不可过多.另外,可 加入适量的聚乙烯醇缩丁醛(PVB),作为增稠剂和粘结剂,它不仅可以减缓载体向砂基体深处的渗失,而且可以减缓耐火填料的下沉,改善 醇基涂料悬浮性,并使涂料具有较高的触变性.它与酚醛树脂配合可 使涂层粘结强度更高,但应注意加入量切忌过多,以防涂层点燃后有 麻坑或气泡. 5、助剂 （1）消泡剂 涂料在搅拌过程中容易产生大量气泡,这些气泡若长时间不破裂,将会影响涂层的表面质量进而影响到铸件的表面质量.常用的消泡剂为正丁醇,正戊醇和正辛醇等. （2）烧结剂 为了使高熔点的耐火填料能够烧结,可加入一定量的烧结剂如: