尖晶石族

本族矿物化合物属AB2X4型。A代表二价的镁、铁、锌、锰、镍等，B主要为三价的铁、铝、铬。本族矿物中，完全和不完全的类质同像置换广泛发育。

根据成分中三价阳离子的不同，本族矿物分为如下三个系列：

(1)尖晶石系列（铝-尖晶石）：三价阳离子为AL，包括尖晶石、铁镁尖晶石（Mg，Fe) AL2O4、铁尖晶石FeAL2O4等，为正常尖晶石型结构。

(2)磁铁矿系列（铁-尖晶石）：三价阳离子为Fe，包括磁铁矿、镁铁矿MgFe2O4、镍磁铁矿NiF2O4、锰磁铁矿MnFe2O4等，主要为倒置尖晶石型结构，有些为正常尖晶石与倒置尖晶石混合型结构，如镁铁矿。

(3)铬铁矿系列（铬-尖晶石）：三价阳离子为〇,包括铬铁矿、镁铬铁矿MgCr204、亚铁铬铁矿FeCr204等，为正常尖晶石型结构。

上述三个系列之间存在着不同的类质同像关系。铬铁矿系列与磁铁矿系列之间为连续的类质同像，铬铁矿系列与尖晶石系列之间为不连续的类质同像，尖晶石系列与磁铁矿系列之间基本不发生类质同像。

正常尖晶石型结构为氧近于立方密堆积，二价阳离子充填1/8的四面体空隙，三价离子充填1/2的八面体空隙。其阳离子的配位四面体和配位八面体共角顶连接成晶体骨架。倒置尖晶石型结构与正常尖晶石型结构的差别在于：其半数的三价阳离子充填V8的四面体空隙，另外半数的三价阳离子和二价阳离子一起充填1/2的八面体空隙。倒置尖晶石型结构的出现是由于晶体场效应所导致的结果。

属于尖晶石结构的矿物，反映在形态上通常呈八面体、菱形十二面体的三向等长晶形，而在物理性质上字表现出更度高、无解理等特征。

尖晶石Spinel MgAl2 04

等轴晶系，对称型m3m，空间群F(i3m;a。=0?809 nm;Z=8。

单晶体常呈八面体状，有时为八面体与菱形十二面体的聚形。常见尖晶石律接触双晶。颜色多样，无色者少见，通常呈红色(含Cr3+)、绿色（含Fe3+)或褐黑色(含Fe2+和Fe3+)等;玻璃光泽。硬度8;无解理;偶见平行(111)裂理。密度3.55g/cm3。

可形成于岩浆作用、接触变质作用和区域变质作用中。岩浆成因者见于基性、超基性岩中，与辉石、橄榄石等共生;镁矽卡岩中的尖晶石与镁橄榄石、透辉石等共生；富铝贫硅的泥质岩在高温接触变质和区域变质条件下，都可形成尖晶石。此外，尖晶石还常见于砂矿中。

镁铬砖的分类及应用

本文摘自再生资源回收-变宝网（https://www.360docs.net/doc/f716296330.html,）镁铬砖的分类及应用镁铬砖是以氧化镁(MgO)和三氧化二铬(Cr2O3)为主要成分，方镁石和尖晶石为主要矿物组分的耐火材料制品。这类砖耐火度高，高温强度大，抗碱性渣侵蚀性强，热稳定性优良，对酸性渣也有一定的适应性。下面简单介绍一下镁铬砖的分类及应用。一、分类标准本标准适用于镁砂及铬铁矿制成的镁铬砖。 1、分类 ①砖按理化指标分为MGe-20、MGe-16、MGe-12、MGe-8四种牌号。 ②砖的分型应符合YB844-75《耐火制品的分型和定义》的规定。 ③砖的形状和尺寸按GB2074-80《炼铜炉用镁铬砖形状及尺寸》的规定，并可按需方图纸生产。 2、技术要求表指标项目MGe-20MGe-16MGe-12MGe-8 MGO,%,不小于40 45 55 60 Cr2O3,%,不小于20 16 12 8 1550 1550 1550 1550 0.20MPa荷重软化开始温度,℃, 不低于

显气孔率,%,不大于23 23 23 23 常温耐压强度,MPa,不小于24.5 24.5 24.5 24.5 ①砖的理化指标应符合表1的规定。 ②砖的尺寸允许偏差及外观应符合表2的规定。 ③宽度0.26～0.50mm，长度不大于40mm的裂纹，每面不得超过三条。 3、试验方法 ①砖的检验制样按GB7321-87《致密定形耐火制品试验的制样规定》进行。 ②化学分析按GB5070-85《镁铬质耐火材料化学分析方法》进行。 ③荷重软化温度的检验按YB370-75《荷重软化温度检验方法》进行。 ④显气孔率的检验按GB2997-82《致密定形耐火制品显气孔率、吸水率、体积密度和真气孔率试验方法》进行。

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

镍基高温合金材料研究进展汇总-共7页

镍基高温合金材料研究进展姓名：李义锋1 镍基高温合金材料概述高温合金是指以铁、镍、钴为基，在高温环境下服役，并能承受严酷的机械应力及具有良好表面稳定性的一类合金[1]。高温合金一般具有高的室温和高温强度、良好的抗氧化性和抗热腐蚀性、优异的蠕变与疲劳抗力、良好的组织稳定性和使用的可靠性[2]。因此，高温合金既是航空、航天发动机高温部件的关键材料，又是舰船、能源、石油化工等工业领域不可缺少的重要材料，已成为衡量一个国家材料发展水平的重要标志之一。在整个高温合金领域中，镍基高温合金占有特殊重要的地位。与铁基和钴基高温合金相比，镍基高温合金具有更高的高温强度和组织稳定性，广泛应用于制作航空喷气发动机和工业燃气轮机的热端部件。现代燃气涡轮发动机有50%以上质量的材料采用高温合金，其中镍基高温合金的用量在发动机材料中约占40%。镍基合金在中、高温度下具有优异综合性能，适合长时间在高温下工作，能够抗腐蚀和磨蚀，是最复杂的、在高温零部件中应用最广泛的、在所有超合金中许多冶金工作者最感兴趣的合金。镍基高温合金主要用于航空航天领域950-1050℃下工作的结构部件，如航空发动机的工作叶片、涡轮盘、燃烧室等。因此，研究镍基高温合金对于我国航天航空事业的发展具有重要意义。镍基高温合金是以镍为基体(含量一般大于50 )、在650～1000℃范围内具有较高的强度和良好的抗氧化、抗燃气腐蚀能力的高温合金[2]。它是在Cr20Ni80合金基础上发展起来的，为了满足1000℃左右高温热强性(高温强度、蠕变抗力、高温疲劳强度)和气体介质中的抗氧化、抗腐蚀的要求，加入了大量的强化元素，如W、Mo、Ti、Al、Nb、Co等，以保证其优越的高温性能。除具有固溶强化作用，高温合金更依靠Al、Ti等与Ni形成金属问化合物γ′相(Ni3A1或Ni3Ti等)的析出强化和部分细小稳定MC、M23C6碳化物的晶内弥散强化以及B、Zr、Re等对晶界起净化、强化作用。添加Cr的目的是进一步提高高温合金抗氧化、抗高温腐蚀性能。镍基高温合金具有良好的综合性能，目前已被广泛地用于航空航天、汽车、通讯和电子工业部门。随着对镍基合金潜在性能的发掘，研究人员对其使用性能提出了更高的要求，国内外学者已开拓了针对镍基合金的新加工工艺如等温锻造、挤压变形、包套变形等。

尖晶石型的结构

尖晶石型（AB2O4）结构 AB2O4型化合物中最重要一种结构就是尖晶石，属于尖晶石结构的化合物有一百多种，一般A是二价金属离子Mg2+、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+等，B是三价金属离子Al3+、Cr3+、Ga3+、Fe3+、Co3+等。正离子A、B总电价为8，氧离子作立方密堆，A、B则充填在氧离子间隙中。以MA尖晶石（MgO·Al2O3）为例加以分析。图1.37 尖晶石型（AB2O4）结构 1）鲍林规则（1），0.414~0.732，CN+=6，，0.414~0.732，CN+应该为6，但由于正离子的相互影响，CN+=4，整个结构才稳定。即Al-O→[AlO6]八面体，Al3+填充在O2-形成的八面体中。Mg-O→[MgO4]由面体，Mg2+填充在O2-形成的四面体中。 (2)，即：一个O2-同时与三个Al3+和一个Mg2+相连，或三个[AlO6]八面体与一个[MgO4]由面体共顶相连。（3）八面体间可共棱共面，实际每二个[AlO6]八面体间共棱相连，四面体间不共顶。（4）低配位数的[MgO4]之间排后斥力较大，尽可能互不结合，而高配位的[AlO6]可以互相连接，在尖晶石结构中，每一个O2-共用于一个[MgO4]和三个[AlO6]之间，（5）理想的尖晶石晶体中，除Mg2+、Al3+外，不再含其它正离子，Mg-O总是形成[MgO4]四面体，Al-O总是形成[AlO6]八面体，每一个O2-周围总是一个

Mg2+和Al3+。 2）结构特点一个晶胞可分成8个小立方体，共面的小立方体是不同类型的，（即质点排列情况不一样），而共棱的小立方体是相同类型（质点排列情况一样），换句话说尖晶石的晶胞是由8个小块拼合而成，分两种情况，A块，B块，A块主要显示Mg2+占据四面体空隙，B块主要显示Al3+占据八面体空隙。 A块离子排列情况： 4个O2-位于顶角和面心处，即O2-作面心立方堆积，3/2个Al3+位于6条边中心，即处于O2-堆积体的八面体空隙中，2个Mg2+在一条对角线方向，与三个面心处和一个顶角的O2-相连，即处于O2-堆积体的四面体空隙中。 B块离子堆积情况： 4个O2-位于面心和顶角处与A块一样，5/2个Al3+位于体心和六条边中心，在O2-八面体空隙中B块中没有Mg2+。在一个尖晶石晶胞中，共有32个O2-，16个Al3+，8个Mg2+，含有8个分子MA。 32个O2-作立方密堆时，可形成64个四面体空隙，32个八面体空隙，8个Mg2+填充1/8四面体空隙,，6个Al3+填充1/2八面体空隙，结构中存在较多空位。如果16个Al3+中有8个Al3+占据8个四面体空隙，另8个Al3+与8个Mg2+占据16个八面体空隙，形成的结构称反尖晶石结构，通式B(AB)O4。如镁铁尖晶石Fe3+(Mg2+Fe3+)O4—MgO·Fe2O3 磁铁矿Fe3+( Fe 2+Fe3+)O4—FeO Fe2O3，Fe3O4 3）、尖晶石特点： Al-O、Mg-O均形成较强离子键，结构牢固，硬度大（8），熔点高（2135℃），比重大（3.55），化学性质稳定，无解理，是重要的耐火材料。（七）、氧化物结构的一般规律各种氧化物结构最显著的特点是与O2-的密堆有密切关系，大多数简单的氧化物结构，可以在O2-近乎密堆的基础上形成，而正离子处于合适的间隙位置上，抓住这个基本点，不同结构的相似性就明显了，弄清立方密堆和六方密及其形成的四面体，八面体空隙分布，分析方法：

【CN109627027A】一种铝镁铁铬尖晶石复合材料及其制备方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910125840.3 (22)申请日 2019.02.20 (71)申请人中钢集团耐火材料有限公司地址 471000 河南省洛阳市涧西区西苑路1 号 (72)发明人张利新　廖绍虎　王玉霞　杨建华　王宇涛　李婉婉　刘萍　 (51)Int.Cl. C04B 35/66(2006.01) (54)发明名称一种铝镁铁铬尖晶石复合材料及其制备方法 (57)摘要本发明公开了一种强度高、气孔率低、抗侵蚀性强、热震稳定性和高温性能好，使用寿命长的铝镁铁铬尖晶石复合材料制备方法；这种铝镁铁铬尖晶石复合材料制备方法，可以使铁铬尖晶石形成过程中的膨胀降低到3％～5％之间，在提高了热应力裂纹的愈合和抗渣能力的同时，把铁铬尖晶石形成过程中的膨胀控制在3％～5％合理的范围；大大提高了铝镁铁铬尖晶石复合材料的强度，提高了铝镁铁铬尖晶石复合材料的抗侵蚀性和热震稳定性。权利要求书1页说明书5页CN 109627027 A 2019.04.16 C N 109627027 A

1.一种铝镁铁铬尖晶石复合材料，其特征在于：所述耐火材料的组成成分为：电熔铬刚玉、氧化铬和凝胶结合剂。 2.如权利要求1所述的铝镁铁铬尖晶石复合材料，其特征在于：所述复合材料的组成成分按重量份数为：板状刚玉原料10-20份、精铬矿原料30-50份、铝铬固溶体原料20-40份、镁铝尖晶石原料10-20份。 3.如权利要求1所述的铝镁铁铬尖晶石复合材料，其特征在于：所述结合剂的加入量分别占总重量的比例为3-5％。 4.一种如权利要求1 ~3中任一项所述铝镁铁铬尖晶石复合材料的制备方法，其特征是：其制备步骤如下：步骤一、板状刚玉原料10-20份、精铬矿原料30-50份、铝铬固溶体原料20-40份、镁铝尖晶石原料10-20份，结合剂的加入量分别占总重量的比例为3-5％；步骤二、将混合好的料按照重量要求称量后倒入事先组装好的模具内，进行高压成型；步骤三、成型后按照砖坯尺寸要求测量，并及时化验胚体的指标；步骤四、将成型好的砖坯放入干燥器烘干，烘干温度控制在150℃，时间控制在24-28小时；步骤五、将干燥后的坯体装入高温窑内烧制，烧成温度控制在1480-1560℃，制成这种高温窑炉工作层用铝镁铁铬尖晶石复合材料。 5.根据权利要求4所述的一种铝镁铁铬尖晶石复合材料的制备方法，其特征在于：其中步骤一中，板状刚玉原料、铝铬固溶体原料、精铬矿原料、镁铝尖晶石原料粒度分布在5-3mm、3-1mm、1-0mm、小于0.044mm、小于5μm的粒度区间。 6.根据权利要求4所述的一种铝镁铁铬尖晶石复合材料的制备方法，其特征在于：板状刚玉原料、铝铬固溶体原料、精铬矿原料、镁铝尖晶石原料的颗粒状和细粉状的原料粒度比为3:1。 7.根据权利要求4所述的一种铝镁铁铬尖晶石复合材料的制备方法，其特征在于：精铬矿原料的Cr2O3含量在大于55％，FeO不大于13％。 8.根据权利要求4所述的一种铝镁铁铬尖晶石复合材料的制备方法，其特征在于：镁铝尖晶石原料Al2O3含量大于70%，MgO含量大于20%。权　利　要　求　书1/1页 2 CN 109627027 A

尖晶石

尖晶石材料在催化氧化方面的应用简介：尖晶石是镁铝氧化物组成的矿物，因为含有镁、铁、锌、锰等等元素，它们可分为很多种。尖晶石呈坚硬的玻璃状八面体或颗粒和块体。它们出现在火成岩、花岗伟晶岩和变质石灰岩中。尖晶石类催化剂在高级氧化中有着较为广泛的应用，尖晶石型催化剂在臭氧体系或者过硫酸盐体系中与臭氧或者过硫酸盐发生协同作用，提高体系的氧化性，对绝大部分有机物进行去除讲解，得到良好的效果。关键词：尖晶石spinel催化cataly*氧化oxide 正文：Mg-Fe尖晶石复合氧化物对苯乙烯选择氧化反应的催化性能，反应以H2O2为氧化剂时Mg-Fe尖晶石复合氧化物催化剂对苯乙烯选择氧化制苯甲醛反应的催化性能结果表明, 非化学计量比的Mg-Fe 尖晶石复合氧化物催化剂的活性优于纯 MgFe2O4 尖晶石相,苯甲醛产率达到 20%左右.在非化学计量比的Mg-Fe 尖晶石复合氧化物中掺入适量的Al3+后,可进一步提高催化活性, 苯甲醛最高产率达到 33.4%.催化剂表征数据揭示,非化学计量比的Mg-Fe和Mg-Fe-Al复合氧化物催化剂是由纳米尺度的铁酸盐尖晶石和α-Fe2O3微晶相构成的.除了非化学计量比尖晶石具有较多的缺陷结构外α-Fe2O3微晶相的存在也可能是造成非化学计量比催化剂活性高的原因之一。早在 70 年代文献已报道， Mg-Fe 尖晶石复合氧化物对烷烃和烯烃的氧化脱氢反应有良好的催化效果。后来又相继发现该类催化剂对醇脱氢和脱水、苯酚羟基化等反应有较好的催化性能。Mg-Fe 尖晶石复合氧化物对以过氧化氢为氧化剂的苯乙烯液相氧化反应具有催化活性,并且与 TS-1 沸石不同,其主要产物不是苯乙醛和环氧化物 ,而是苯甲醛,其苯乙烯转化率还Fe-MCM-41催化剂.苯甲醛是医药、农药和香料等工业中的重要中间体,以苯乙烯为原料生产无氯苯甲醛是一种绿色工艺 ,值得深入研究 Mg-Fe 尖晶石复合氧化物的组成、结构、掺 Al3+等与催化性能。尖晶石的制备方法为檬酸溶胶凝胶法：将计量的Fe(NO3)3·9H2O , Al(NO3)3·9H2O 和Mg(NO3)2·6H2O 溶解于 50mL 水中 .在30 ℃水浴中,边搅拌边将混合盐溶液滴加到50mL柠檬酸水溶液中.溶液中柠檬酸摩尔数等于加入的 Mg2+摩尔数 .滴加完毕后继续搅拌 30 min , 然后浓缩溶液至胶状, 再移至120 ℃烘箱内干燥 12 h , 得疏松的固体 .在干燥气氛中研磨后,于设定温度下焙烧2 h ,得到催化剂样品. 实验中由于不同化学组成的复合氧化物转变为尖晶石的温度不同，所以要先进行预实验得到MgFe2O4和MgAl2O4复合氧化物经不同温度焙烧后的XRD图谱。通过图谱可以看到400 ℃时已开始出现微弱的MgFe2O4 尖晶石相衍射峰,继续升高温度, 代表尖晶石相的衍射峰强度不断增加,晶相转变渐趋完善.650 ℃时才开始出现微弱的MgAl2O4 尖晶石相衍射峰,晶相转变温度明显地比MgFe 2O 4 推迟。所以本实验Mg-Fe 和Mg-Fe-Al 复合氧化物的焙烧温度分别选为 600 ℃和700。实验中加入Al3+的影响MgAl 2O 4 尖晶石本身对苯乙烯氧化反应的活性不如 MgFe 2O 4 , 但选择性很高 , 反应产物中只有苯甲醛 , 在非化学计量比的

尖晶石型催化剂的结构、制备与应用

***********学院尖晶石型催化剂的结构、制备与应用学号：专业：学生姓名：任课教师： 2013年12月

尖晶石型催化剂的结构、制备与应用 ******** ******学院摘要：尖晶石类催化剂近些年来发展迅速，作为环境保护末端治理方面的新秀，有很多值得大家去深入探究的地方。尖晶石型催化剂在高级氧化中有着较为广泛的应用，尖晶石型催化剂在臭氧体系或者过硫酸盐体系中与臭氧或者过硫酸盐发生协同作用，提高体系的氧化性，对绝大部分有机物进行去除降解，得到良好的效果。尖晶石结构类似于钙钛矿，但仍有较大区别，本文对尖晶石结构进行了介绍，并给出了几种比较常用的尖晶石制法。关键词：尖晶石；高级氧化；催化；结构；制备 1、尖晶石的结构人们对多元复合氧化物材料的结构和组成的设计和制备的研究，不断发现了复合金属氧化物材料具有磁性、气敏性、电导性和催化活性等特性，并将他们广泛应用在能源、信息、冶金、电子、化工、生物和医学等领域复合金属氧化物的种类繁多，主要有尖晶石型、钙钛矿型、白钨矿和铜铁矿等类型，由于组成和结构的变化引起材料的多功能性，使得尖晶石型和钙钛矿型复合金属氧化物成为最常见和应用最广的光催化材料，在本文中，主要讨论尖晶石结构复合型金属氧化物[1]。尖晶石的化学分子式可以用XY2O4表示，以天然矿石MgAl2O4尖晶石为例，其晶体结构属于立方晶系，每个单胞中包含56个离子，其中包括2价金属离子8个，3价金属离子16个，32个氧离子，其中的Mg2+和A13+离子可以被其它的二价(Ni2+、Co2+、Cu2+、Zn2+、Mn2+等)或者三价(Fe3+、Co3+、Ga3+等)离子替代，图1.1为尖晶石结构复合金属氧化物的晶体结构示意图，在尖晶石的晶胞中，氧离子间隙之中镶嵌了金属离子，其中四个氧离子包围了间隙较小的四面体座，这四个氧离子的中心联线构成四面体；而六个氧离子包围了间隙较大的八面体座，这六个氧离子的中心联线构成八面体(图1.1)，尖晶石结构的单位晶胞含有8个分子，其中包含32个八面体座和64个四面体座，金属离子分别占据其中的8个四面体座(A位)和16个八面体座(B位)，占据A位置的亚晶胞按四面体排列，占据B位置的亚晶胞按互补的四面体排列[2]。图1.1尖晶石复合金属氧化物的晶体结构

镁铬砖优势

镁铬砖以氧化镁(MgO)和三氧化二铬(Cr2O3)为主要成分，方镁石和尖晶石为主要矿物组分的耐火材料制品。这类砖耐火度高，高温强度大，抗碱性渣侵蚀性强，热稳定性优良，对酸性渣也有一定的适应性。制造镁铬砖的主要原料是烧结镁砂和铬铁矿。那么这种镁铬砖都有哪些优势呢？自1915年生产镁铬砖以来，镁铬砖的生产用原料和工艺在不断改进。镁铬耐火砖的品种也日益丰富，有硅酸盐结合镁铬砖、直接结合镁铬砖以及优质镁铬砖，如熔铸镁铬砖、电熔再结合镁铬砖、半再结合镁铬砖以及全合成镁铬砖等。现就常用镁铬砖的制备、特点和显微结构特征总结如下。 1.1硅酸盐结合镁铬砖

硅酸盐结合镁铬砖(Silicate Bonded Magnesia-chrome Brick)又称普通镁铬砖。这种砖是由杂质（主要是SiO2与CaO)含量较高的铬矿与镁砂制成的，烧成温度不高，在1550℃左右。其显微结构特点为：耐火物晶粒之间由熔点或软化点低的硅酸盐相结合在一起，故称之为硅酸盐结合镁铬砖。灰色颗粒为镁砂，白色的中颗粒为铬矿。白色颗粒为铬矿，灰色浑圆状颗粒为镁砂，由于该硅酸盐结合镁铬砖烧成温度高，大于1580℃，因此，镁砂颗粒内包含有大量的尖晶石脱溶相。硅酸盐结合镁铬砖的基质中主晶相为粒状方镁石，镁砂和铬矿颗粒间或各自颗粒间则多以灰白色薄膜状硅酸盐（CMS)胶结相或为气孔所隔离，其次有少量的复合尖晶石（白色）填充于方镁石晶间，但直接结合程度很低。基质为较致密的网络状结构，气孔多为条状，少部分呈封闭

趋势。由于硅酸盐结合的显微结构特征不利于普通镁铬耐火砖的高温力学性能和抗化学侵蚀性能，因此硅酸盐结合镁铬砖通常用于对性能要求不苛刻的部位。 1.2直接结合镁铬砖直接结合镁砖（Direct Bonded Magnesia-chrome Bripk)是在硅酸盐结合镁铬砖的基础上，尽可能降低原料中杂质（尤其是SiO2和CaO的含量）的含量，即采用杂质含量较低的铬精矿和较纯的镁砂为原料制备而成的镁铬砖。由于砖中的杂质含量低，故多采用高温烧成（烧成温度通常在1700℃以上）。由于采用了纯度较高的原料，因此砖中的硅酸盐结合相数量减少，杂质含量少，耐火物晶粒之间多呈直接接触，故称之为直接结合镁铬砖。直接结合镁铬砖基质中的主晶相仍为粒状方镁石，其晶内亦包含有大量的尖晶石脱溶相（方镁石晶粒内的白色析出物），其次有少量的复合尖晶石（白色）和灰白色薄膜状硅酸盐相填充于方镁石晶间。主晶相方镁石主要通过方镁石-方镁石、方镁石-铬矿（复合尖晶石）结合在一起，即晶粒间以直接结合为主；另一部分则通过少量的硅酸盐相薄膜胶结在一起。直接结合的显微结构特点显著提高了该种镁铬砖的高温性能、抗侵蚀与抗冲刷，使其成为目前应用较普遍的一种镁铬砖。直接结合镁铬砖在有色冶炼炉、水泥窑等使用条件苛刻的部位均得到了广泛应用。以上是镁铬砖的一些特点，希望通过阅读此文可以帮到大家！

尖晶石型的结构

创作编号： GB8878185555334563BT9125XW 创作者：凤呜大王* 尖晶石型（AB2O4）结构 AB2O4型化合物中最重要一种结构就是尖晶石，属于尖晶石结构的化合物有一百多种，一般A是二价金属离子Mg2+、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+等，B是三价金属离子Al3+、Cr3+、Ga3+、Fe3+、Co3+等。正离子A、B总电价为8，氧离子作立方密堆，A、B则充填在氧离子间隙中。以MA尖晶石（MgO·Al2O3）为例加以分析。图1.37 尖晶石型（AB2O4）结构 1）鲍林规则（1），0.414~0.732，CN+=6，，0.414~0.732，CN+应该为6，但由于正离子的相互影响，CN+=4，整个结构才稳定。即Al-O→[AlO6]八面体，Al3+填充在O2-形成的八面体中。Mg-O→[MgO4]由面体，Mg2+填充在O2-形成的四面体中。 (2)，即：一个O2-同时与三个Al3+和一个Mg2+相连，或三个[AlO6]八面体与

一个[MgO4]由面体共顶相连。（3）八面体间可共棱共面，实际每二个[AlO6]八面体间共棱相连，四面体间不共顶。（4）低配位数的[MgO4]之间排后斥力较大，尽可能互不结合，而高配位的[AlO6]可以互相连接，在尖晶石结构中，每一个O2-共用于一个[MgO4]和三个[AlO6]之间，（5）理想的尖晶石晶体中，除Mg2+、Al3+外，不再含其它正离子，Mg-O 总是形成[MgO4]四面体，Al-O总是形成[AlO6]八面体，每一个O2-周围总是一个Mg2+和Al3+。 2）结构特点一个晶胞可分成8个小立方体，共面的小立方体是不同类型的，（即质点排列情况不一样），而共棱的小立方体是相同类型（质点排列情况一样），换句话说尖晶石的晶胞是由8个小块拼合而成，分两种情况，A块，B块，A块主要显示Mg2+占据四面体空隙，B块主要显示Al3+占据八面体空隙。 A块离子排列情况： 4个O2-位于顶角和面心处，即O2-作面心立方堆积，3/2个Al3+位于6条边中心，即处于O2-堆积体的八面体空隙中，2个Mg2+在一条对角线方向，与三个面心处和一个顶角的O2-相连，即处于O2-堆积体的四面体空隙中。 B块离子堆积情况： 4个O2-位于面心和顶角处与A块一样，5/2个Al3+位于体心和六条边中心，在O2-八面体空隙中B块中没有Mg2+。在一个尖晶石晶胞中，共有32个O2-，16个Al3+，8个Mg2+，含有8个分子MA。 32个O2-作立方密堆时，可形成64个四面体空隙，32个八面体空隙，8个Mg2+填充1/8四面体空隙,，6个Al3+填充1/2八面体空隙，结构中存在较多空位。如果16个Al3+中有8个Al3+占据8个四面体空隙，另8个Al3+与8个Mg2+占据16个八面体空隙，形成的结构称反尖晶石结构，通式B(AB)O4。如镁铁尖晶石Fe3+(Mg2+Fe3+)O4—MgO·Fe2O3

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

铬_铝_硅对铁基高温合金抗氧化性能的影响

铬、铝、硅对铁基高温合金抗氧化性能的影响 Effect s of Chro mium,Aluminium and Silicon on Oxidation Resistance of Fe2base Superalloy 王海涛,张国玲,于化顺,王少卿,闵光辉(山东大学材料学院材料液态结构及其遗传性教育部重点实验室,济南250061) WAN G Hai2tao,ZHAN G Guo2ling,YU Hua2shun,WAN G Shao2qing,M IN Guang2hui (Key Laboratory for Liquid St ruct ure and Heredity of Material of Education Minist ry, School of Material Science and Engineering,Shandong U niversity,Jinan250061,China) 摘要:采用正交设计的实验方法探讨了铬、铝、硅元素含量对铁基高温合金抗氧化性的影响规律。为获得稳定的抗氧化能力,上述各元素的含量应分别高于17%Cr,4%Al,115%Si。结果表明:当三元素同原子比时对铁基高温合金抗氧化性的影响次序为Si最大,Al次之,Cr最小。结构平坦、组织致密、颗粒细小均匀的氧化膜抗氧化性较好,反之较差。当氧化膜由Cr2O3,Al2O3,SiO2,Fe(Ni)Cr2O4多种氧化物组成复合氧化膜时于1250℃表现为强抗氧化性,当缺少Al2O3或SiO2时表现为弱抗氧化性。关键词:耐热钢;铁基高温合金;氧化膜;抗氧化性中图分类号:T G142173 文献标识码:A 文章编号:100124381(2008)1220073205 Abstract:The effect s of chromium,aluminium and silico n on t he o xidation resistance were st udied by ort hogonal experiment met hod.The result s show t hat t he content of Cr,Al,Si in test alloys for stable oxidation resistance should be added more t han17%Cr,4%Al and115%Si respectively.The most af2 fecting element for oxidation resistance is Si among stoichiomet ric Cr,Al and Si,t he following one is Al,and t he last one is Cr.The flat and compact st ruct ure,fine and even grains endow it wit h good ox2 idation resistance,ot herwise t he scales are bad in o xidation resistance.High2temperat ure oxidation re2 sistance depends on t he compo sition of t he scales on test alloys.The compounded scales of Cr2O3, Al2O3,SiO2and Fe(Ni)Cr2O4possess st rong oxidation resistance at1250℃,but it become poor wit h2 out Al2O3or SiO2. K ey w ords:heat resistant steel;Fe2base superalloy;oxide scale;oxidation resistance property 铁基高温合金应在650℃以上能承受一定的应力并且具有抗氧化性和抗腐蚀性能。相对于镍基和钴基高温合金而言,铁基高温合金价格低廉,生产工艺简单,是一种普遍应用于国防能源航空以及核工业等领域的高温结构材料。高温抗氧化性是铁基高温合金的一项重要指标。早期研制的Fe2Cr系、Fe2Cr2Ni 系、Fe2Cr2Ni2N系高温合金主要依靠Cr元素提高其高温抗氧化性,该系列合金突出表现在高温强度方面,耐热温度随Cr元素含量的提高可以达到900～1200℃[1-3]。其后研制的Fe2Cr2Si系,Fe2Cr2Ni2Si 系,Fe2Cr2Mn2Si系高温合金中,Si元素被氧化形成SiO2氧化膜,其热稳定性高,不但增加了Cr2O3氧化膜的致密度,而且提高了氧化膜与基体的附着力,减少了剥落倾向[4-6]。Fe2Cr2Al系、Fe2Cr2Ni2Al系高温合金在欧美国家研究较多,虽然在高温力学性能方面不够理想,但具有良好的高温抗氧化性,高温下Al元素形成的Al2O3氧化膜致密坚固,不具有挥发性,与Cr2O3氧化膜紧密结合大大增加了铁基高温合金的高温抗氧化性[7-11]。对于铁基高温合金中同时加入Cr,Al,Si 元素形成复合氧化膜以提高其高温抗氧化性,迄今国内外研究较少。本工作采用正交设计方法,在实验的基础上探讨Cr,Al,Si三元素对铁基高温合金高温抗氧化性的影响规律,通过Cr,Al,Si氧化膜的复合作用在保证一定高温力学性能的基础上进一步提高合金的耐热温度,为研制新型高温合金提供必要的理论依据。 1　实验方法本实验采用正交设计方法设计合金成分,正交设

尖晶石型的结构

尖晶石型(AB2O4)结构 AB2O4型化合物中最重要一种结构就是尖晶石，届丁尖晶石结构的化合物有一白多种，一般 A 是二价金届离子Mg2+、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+ 等，B是三价金届离子Al3+、Cr3+、Ga3+、Fe3+、Co3+等。正离子A、B总电价为8,氧离子作立方密堆，A、B则充填在氧离子间隙中。以MA尖晶石(MgO - Al2O3)为例加以分析。图1.37尖晶石型(AB2O4)结构 1) 鲍林规则 - = 0.43 通1 二0 59 (1) %卜，0.414~0.732 , CN+=6,勺" ，0.414~0.732 , CN + 应该为6,但由丁正离子的相互影响，CN+=4,整个结构才稳定。即A1-O T［AlO6］八面体，Al3+填充在O2-形成的八面体中。Mg-O t［MgO4］由面体，Mg2+填充在O2-形成的四面体中。 3 1 2 1 1 1 ="临*二孑E+以* ■声=3妃*杭1 (2) b 」耳』，乙土即：一个O2-同时与三个Al3+和一个Mg2+相连，或三个［A1O6］八面体与一个［MgO4 ］由面体共顶相连。 (3) 八面体问可共棱共面，实际每二个［A1O6］八面体问共棱相连，四面体问不共顶。 (4) 低配位数的［MgO4］之间排后斥力较大，尽可能互不结合，而高配位的［A1O6］可以互相连接，在尖晶石结构中，每一个O2-共用丁一个［MgO4］和三个［A1O6］之间， (5) 理想的尖晶石晶体中，除Mg2+、Al3+外，不再含其它正离子，Mg-。总是形成［MgO4］四面体，Al-O总是形成［A1O6］八面体，每一个O2-周围总是一个

尖晶石综述

研究现状： MgAl2O4尖晶石作为上地幔的重要组成部分，因此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. 1915年Bragg [1]指出尖晶石MgAl2O4的群结构为Fd3m，1969年Reid和Ringwood [2]预测MgAl2O4的后尖晶石相结构应该类似于CaFe2O4- 或者CaMn2O4-. Grimes [3, 4]在1971年和1973年通过实验验证认为MgAl2O4的群结构应该为F4-3m. Liu[5]在1975年利用利用金刚石压腔通过持续加热观测到MgAl2O4在18GPa，温度为1000~1400 ℃分解为MgO和Al2O3. Rouse et al [6]在1976年利用中子衍射验证MgAl2O4的群结构为Fd3m. 而在1977年Mishra和Thomas [7] 指出一种新的低温低对称性的晶体相F4-3m-MgAl2O4在450 ℃左右转变为Fd3m- MgAl2O4. Liu [8]又在1978年利用金刚石压腔通过持续加热到1000 ℃，压腔达到25 GPa时观测到MgAl2O4转变成另一种密度更大的ε相尖晶石. Schafer et al [9]在1983年.通过电子发射显微镜(TEM)观测MgAl2O4在25.5 GPa和50 GPa下的冲击回收实验的样品，得出回收产物很可能不是ε相尖晶石. Irifune et al [10]在1991年通过实验得出在25 GPa下MgAl2O4转变成一种新的密度更大的高压相(钙铁型结构). Catti et al [11]在1994年利用DFT-LDA方法计算得出在0 K条件下尖晶石加压为11 GPa分解为MgO和Al2O3. 1994年Irifune et al [12]和Kesson et al [13]以及2001年Ono et al [14] 指出CaFe2O4-MgAl2O4是较深层地幔的重要组成部分.1997年Kruger et al [15] 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.1998年Funamori et al [16]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CaFe2O4-MgAl2O4，最后在转变为CaTi2O4- MgAl2O4. 1999年Akaogi et al [17]通过高温高下下的实验得出MgAl2O4在15~16 GPa，温度为1200 ℃分解为MgO 和Al2O3, 在温度为1600 ℃压强为26.5 GPa时混合物又转变成CaFe2O4-MgAl2O4，而且得出了MgAl2O4分解的临界线方程P (GPa)=12.3+0.0023T (°C). 2001年Catti [18] 通过DFT-LDA和DFT-B3LYP两种方法预测出Cmcm-MgAl2O4即CaTi2O4- MgAl2O4的形成分别在39 GPa和57 GPa. 2002年Irifune et al [19] 利用同步衍射和金刚石对砧方法研究了在温度高达1600 ℃，压强在22-38 GPa条件下MgAl2O4的相变，得出在25 GPa时MgAl2O4分解为MgO

直接结合镁铬砖

直接结合镁铬砖(direct%26mdash;bonded magnesite chrome brick) 以方镁石和镁铬尖晶石为主晶相直接结合的耐火制品。该砖是以SiO2小于2％的高纯烧结镁砂和铬铁矿为原料，通过高温烧结而制成。简史碱性砖的直接结合概念是1959年由英国拉明提出的。关于直接结合的机理，戴维斯(Davies)认为：由于RO和R2O3的相互扩散和反应而产生的。哈布尔(Hubble)认为是MgO和2～3种氧化物反应生成镁尖晶石而产生的。梅内泽斯(Menezes)通过E．P．M．A分析，研究方镁石和铬铁矿之间的直接结合部分的组成，认为平均组成为(Al0.5Cr0.4Fe0.1)O4。产生直接结合的温度，拉明认为，在SiO2含量少时，1600℃就能产生很好的结合；哈布尔指出，如果SiO2含量少，在1649～1677℃下烧成即可；布雷兹尼(Brezn}r)认为：在1750℃下烧成的制品，直接结合程度已非常高。在探讨烧成温度对镁铬砖性能影响的工作中海赫斯特致zh(Hayhurst)和拉明断定，在最高烧成温度下，溶于液态硅酸盐中的尖晶石在冷却时析出，形成直接结合。在美国，直接结合镁铬砖在1961年末就出现于市场，用在炉子结构中承受应力和炉渣侵蚀严重的部位，几乎完全取代了硅酸盐结合砖。性能直接结合砖烧结属于固相结合，故制品高温机械强度高，抗渣性好，抗氧化铁渗透力强，高温下体积稳定。直接结合镁铬砖的主要性能见表。

镁铬晶粒之间为方镁石方镁石或方镁石尖晶石的直接结合，少量硅酸盐以孤立状处于晶粒之间。直接结合砖在烧成过程中，铬矿粒子缝隙中的硅酸盐随着温度升高逐渐移入基质，使铬矿粒子与方镁石接触，并向方镁石晶内扩散溶解。高温下，基质部分的方镁石和铬矿在硅酸盐中溶解，冷却时，在方镁石晶内和晶粒边界沉淀为脱溶粒子次生尖晶石或次生方镁石，使之形成方镁石～方镁石和方镁石尖晶石的直接结合，少量硅酸盐相则孤立于晶粒之间。随着烧成温度提高，高温下的溶解和冷却时的脱溶加剧，晶问直接结合程度随之提高。生产工艺为使颗粒之间形成直接结合，原料的SiO2含量要低。烧结低SiO2含量的制品，必须提高烧成温度。现有的直接结合镁铬砖的SiO2含量一般小于2％，烧成温度在1700～1800℃之间。直接结合的形成是一个溶解沉析过程。增加铬矿细粉含量，有利于直接结合的形成。因此，在配料中必须注意铬矿细粉配比。有硅酸盐存在时，方镁石一方镁石问的结合会被Cr2O3所加强，而被Al203和Fe203所降低；在镁铬砖中加入Al203或Fe203可降低硅酸盐熔点，加入Cr203熔点则提高。因此，采用cr203含量高的铬矿较Cr203含量低的铬矿有更高的高温强度。次生尖晶石是直接结合砖的特征。Cr203含量越高，晶内和晶间尖晶石

尖晶石

尖晶石目录[隐藏] 概述具体特征传奇评价与选购 “铁木尔红宝石” 晶体化学结构与形态物理性质概述具体特征传奇评价与选购 “铁木尔红宝石” 晶体化学结构与形态物理性质 ?产状与组合 ?鉴定特征 ?工业应用 ?地下城与勇士

尖晶石 [编辑本段] 概述尖晶石（Spinel）化学分子式为MgAl2O4 晶系：属等轴晶系结晶习性：常呈八面体晶形，有时八面体与菱形十二面体、立方体成聚形。光泽：玻璃光泽至亚金刚光泽透明度：透明至不透明折光率：1.718，因含微量元素不同而改变最高可至2.000.无双折射无多色性特殊光学效应：星光效应（四射或六射），变色效应。比较稀少硬度：8

密度：3.60（+0.10，-0.03）克/立方厘米产地：缅甸、斯里兰卡、柬埔寨、泰国及中国的河南、河北、福建、新疆、云南 [编辑本段] 具体特征尖晶石是镁铝氧化物组成的矿物，因为含有镁、铁、锌、锰等等元素，它们可分为很多种，如铝尖晶石、铁尖晶石、锌尖晶石、锰尖晶石、铬尖晶石等。由于含有不同的元素，不同的尖晶石可以有不同的颜色，如镁尖晶石在红、蓝、绿、褐或无色之间；锌尖晶石则为暗绿色；铁尖晶石为黑色等等。尖晶石呈坚硬的玻璃状八面体或颗粒和块体。它们出现在火成岩、花岗伟晶岩和变质石灰岩中。有些透明且颜色漂亮的尖晶石可作为宝石，有些作为含铁的磁性材料。用人工的方法已经可以造出200多个尖晶石品种。尖晶石是一族矿物，在自然界中形成于熔融的岩浆侵入到不纯的灰岩或白云岩中经接触变质作用形成的。有些出现在富铝的基性岩浆岩中。宝石级尖晶石则主要是指镁铝尖晶石，是一种镁铝氧化物。晶体形态为八面体及八面体与菱形十二面体的聚形。颜色丰富多彩，有无色、粉红色、红色、紫红色、浅紫色、蓝紫色、蓝色、黄色、褐色等。尖晶石的品种是依据颜色而划分的，有红、橘红、蓝紫、蓝色尖晶石等。玻璃光泽，透明。贝壳状断口。淡红色和红色尖晶石在长、短波紫外光下发红色荧光。特征