鋰輝石(Li2O3·Al2O3·4SiO2) 晶體共有三個變體,分別是α-鋰輝石、β-鋰輝石、γ-鋰輝石。α-鋰輝石通常稱為鋰輝石,是低溫穩定變體;β-鋰輝石是穩定的高溫變體;γ-鋰輝石是高溫亞穩態變種,進一步受熱將能變為β-鋰輝石。β-鋰輝石的結構中允許SiO2進入晶格,形成β-鋰輝石固溶體,且伴隨結構中SiO2含量的增多。其熱膨脹系數趨于減小。
(1) 鋰輝石的預燒
自然界存在的鋰輝石以α-鋰輝石的形式存在,外觀呈白色、灰白色,柱狀或纖維狀,有玻璃光澤,硬度6. 5~7, 密度3. 03~3. 22g/cm3。由于α-鋰輝石轉變為高溫穩定的β-鋰輝石時會發生約30%的體積膨脹,因此必須預先煅燒鋰輝石,煅燒穩定為1100℃左右。
(2)鋰輝石陶瓷的配方
鋰輝石陶瓷常以鋰輝石-石英-高嶺土為配方體系,根據鋰輝石的加人量不同而最終坯體膨脹系數不同。
(3)鋰輝石陶瓷的成型
鋰輝石陶瓷的成型方法可采用普通陶瓷的成型方法,即注漿成型,可塑成型,半干壓成型。采用注漿成型和可塑法成型時要求配方中有足夠的結合粘土,否則坯體在干燥過程中易開裂,為減少開裂,也可在坯體中加入有機添加劑。
(4)燒成
鋰輝石陶瓷的燒成范圍較窄,一般只有10℃左右,因此宜采用合理的窯爐如推板窯、梭式窯,而不宜采用隧道窯。而且要采用氧化氣氛燒成達到最高燒成溫度后宜采用急冷,防止晶粒過于長大。
鋰輝石陶瓷具有很低的熱膨脹系數,優良的抗熱震性能,因而廣泛用于窯具、感應加熱部件(如微波爐墊片)、高溫夾具、電阻絲線圈、高壓輸電絕緣子、天文望遠鏡鏡坯、高溫輻射擋板、家庭用耐熱餐具,以及熱電偶保護管等。鋰輝石陶瓷可制成零膨脹或微正膨脹陶瓷,因而,應用于葉輪翼片、噴氣發動機部件、噴嘴襯片、內燃機部件,以及尺寸要求很穩定的高精度電子元件。
鋰輝石陶瓷具有高溫化學穩定性,可用于金屬澆注桶、實驗室燃燒舟和燃燒管、耐酸浸槽等。
3.鋰輝石陶瓷的性能和用途