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氧化镁在陶瓷中的作用有哪些?

发表时间:2023-09-13 访问量:3201

氧化镁是一种相当常见的碱性氧化物,是生产氢氧化镁和金属镁的主要原料。在陶瓷材料运用中,由于氧化镁的熔点高达2800℃,具有一些特殊优异的性能,因此在先进陶瓷领域内也相当吃香,它可直接烧结成氧化镁陶瓷,也可作为添加剂使用。

氧化镁粉体制备


氧化镁的制备分为卤水-氨水沉淀法、白云石碳化法、镁盐热分解和菱美矿热分解法等。制备方面,原材料源于矿物或海水,从矿物或海水中提取MgO,大多先制成氢氧化镁或碳酸镁,然后经煅烧分解成MgO,将这种MgO通过进一步化学处理或热处理可得到高纯MgO,如果要求具有高纯度的MgO陶瓷,就不能采用加入添加剂的方法来促进烧结和晶粒长大,而是采用活化烧结的方法,即将Mg(OH)2在适当温度下煅烧,得到具有很多晶格缺陷的活性MgO,用以制造烧结氧化镁陶瓷。

氧化镁陶瓷


(1)MgO透明陶瓷

MgO透明陶瓷透明性和红外透光过性好,它是一种光学各向同性体,具有较好的耐碱金属蒸气腐蚀性、高熔点、高导热性、较小的理论密度、高绝缘及高红外透过性等优点。在可见光及红外透光材料领域具有广泛的应用,性能优于氧化铝陶瓷,是一种很有前景的材料。

典型应用:是制备宇航器及火箭导弹的红外窗口和整流罩、高温炉红外窗口、高温红外光学装置、光学滤光片和光学检波器、高压钠灯发光管和红外探测器罩的重要材料。


(2)MgO泡沫陶瓷

泡沫陶瓷材料作为一种新型陶瓷功能材料,它的发展从20世纪70年代就开始了。MgO泡沫陶瓷具有独有的三维立体网状骨架结构,使其具有60%-90%的开孔率,可高效的清除金属液中的大块杂物和大部分微小悬浮夹杂物,具有高耐火度、高气孔率、低热传导率、制造成本低、制备工艺简单,具备良好的机械性能。在国内北京大学的李文霞等人以氧化镁为骨料,加入适量的ZrO2制备出氧化镁部分稳定氧化锆泡沫陶瓷过滤器,其在镍基合金单晶片生产中取得了很好的效果,填补了国内的技术空白。

典型应用:

a、过滤器。利用滤饼效应、吸附效应和整流效应,来过滤镁合金熔体中的杂质,提高过滤效率。

b、节能隔热材料。可做窑炉内衬,在航天航空行业中可隔热保护航天器材。

c、吸声材料。据研究,其降噪系数接近玻璃棉,具有良好的应用前景。

d、催化剂载体材料。良好的吸附能力,可作为汽车尾气净化器载体广泛应用。

e、食品及医药行业。用于医药行业中酶、疫苗、核酸等生理活性物质的浓缩、分离、精制等,为食品安全做保障。

(3)MgO系微波介质陶瓷

随着移动通信,卫星通信技术的更新迭代,人们对于通信时频段的要求越来越高,使得低介高Q陶瓷成为研究热点。一方面,MgO陶瓷本身具有优越的介电性能(εr=9.1,tanδ<1.6×10-6),是一种理想的5G通讯用微波介质基板材料。

MgTiO3系微波介质陶瓷具有空间群R3的钛铁矿结构,该材料因具有低tanδ、高频率热稳定性而被研究并应用于陶瓷电容器和谐振器。此外,MgTiO3具有应用于滤波器、通信天线、雷达、直接广播卫星和微波频率全球定位系统的潜力。

MgAl2O4呈尖晶石型结构,具有高硬度、高熔点、高强度,且纯MgAl2O4是透明的,可应用于透明装甲、红外窗、雷达罩等领域。不仅如此,MgAl2O4还有低εr的特点,也可用作微波介质陶瓷。采用微波烧结制备的MgAl2O4系陶瓷综合性能优良,可以满足各个领域的使用要求。

(4)MgO陶瓷芯型

氧化镁高温性能好,用氧化镁基陶瓷型芯脚注不锈钢铸件时,即使浇注温度高达1650℃,芯型材料不会与合金发生反应,铸件内部表面光洁度高,并且其属于弱碱性耐火材料,能溶于磷酸和醋酸等有机酸溶液,易于芯性脱除,其不产生热裂缺陷、目前对镁基陶瓷芯型研究较少,具有很大的发展空间。

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