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化学组分对微波合成堇青石−铁氧体基红外复合陶瓷结构与性能的影响

2015-03-25樊希安胡晓明张坚义

粉末冶金材料科学与工程 2015年3期

陆 磊,樊希安,胡晓明,张坚义

(1.武汉科技大学 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室,武汉430081;2.武汉科技大学 钢铁冶金及资源利用教育部重点实验室,武汉430081;3.苏州赛格瑞新材料有限公司,张家港215625)

红外辐射陶瓷作为一种新型节能材料,可强化辐射传热[1−2],减少热损失[3−4],已广泛应用于工业炉窑[5−6]、高温换热器[7−8]等高能耗领域。具有尖晶石结构的铁氧体是一类重要的红外辐射材料,该材料在全红外波段具有较高的辐射性能和优异的热稳定性,是目前研究和应用的热点,一般采用常规加热,经高温固相反应合成。

与常规加热的合成方法相比,微波加热作为一种体加热技术,具有升温速率快、加热效率高、对化学反应具有促进作用等优点[9],能实现低温、快速合成,已用于多种功能材料的制备[10−11],但有关微波合成红外辐射材料的研究报导很少。徐庆等[12]研究了微波加热合成Fe-Mn-Co-Cu体系红外辐射材料,在1 000℃保温10 min或900℃保温30 min条件下得到尖晶石结构铁氧体,与常规加热合成相比,其合成温度低,反应时间短。遗憾的是只研究了单一组分常温条件下的红外辐射性能。

众所周知,铁氧体材料的热膨胀系数较高,不适合直接用作高温红外辐射材料,一般通过与具有低膨胀系数的堇青石或者莫来石复合来改善体系的膨胀系数[13],以满足其在高温炉窑中使用的工况。另外,考虑到反应物分子在微波辐照下具有较高的活性,采用微波加热技术能够有效促进元素的扩散,增强材料的“掺杂效应”,从而提高体系的红外辐射性能。……

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