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莫(mo)來(lai)(lai)(lai)(lai)石(shi)(shi)是Al2O 3和SiO 2組成的(de)(de)二(er)(er)元固溶體(ti)化(hua)合(he)物， 是二(er)(er)元相圖(tu)(tu)中最穩定(ding)的(de)(de)化(hua)合(he)物。圖(tu)(tu)1為AI2O 3-SiO 2的(de)(de)二(er)(er)元相 圖(tu)(tu)， 經(jing)過對莫(mo)來(lai)(lai)(lai)(lai)石(shi)(shi)化(hua)學(xue)成分(fen)的(de)(de)研究(jiu)， 發現其成分(fen)不(bu)僅僅為3Al2O 3·2SiO 2一(yi)種結(jie)構， 根(gen)據其通式A I 2(Al 2+2xSi 2-2x) O 10-x可知，隨(sui)x值的(de)(de)改變(bian)(bian)莫(mo)來(lai)(lai)(lai)(lai)石(shi)(shi)組分(fen)會相應發生(sheng)變(bian)(bian)化(hua)，形成富硅或(huo)富鋁的(de)(de)莫(mo)來(lai)(lai)(lai)(lai)石(shi)(shi)。圖(tu)(tu)2為莫(mo)來(lai)(lai)(lai)(lai)石(shi)(shi)晶(jing)體(ti)結(jie)構示意圖(tu)(tu)，可見， 沿c軸方向(xiang)由AIO 6八面體(ti)共邊組成， 同時與SiO 4四(si)面體(ti)和AIO 4四(si)面體(ti)共頂交聯， 因此， 沿c軸方向(xiang)莫(mo)來(lai)(lai)(lai)(lai)石(shi)(shi)晶(jing)體(ti)的(de)(de) 生(sheng)長速率較快(kuai)，在沒收到什么外部阻力的(de)(de)情況下，易發生(sheng)明顯的(de)(de)異(yi)向(xiang)生(sheng)長。莫(mo)來(lai)(lai)(lai)(lai)石(shi)(shi)具有(you)抗(kang)熱震性能好、高溫(wen)蠕變(bian)(bian)小、高溫(wen)性能損(sun)失小，化(hua)學(xue)性質(zhi)穩定(ding)等優良性質(zhi)。
氧化(hua)鋁和二(er)(er)氧化(hua)硅(gui)的(de)二(er)(er)元相圖(tu)
1、莫來石的燒結性
由于(yu)莫(mo)(mo)來(lai)(lai)石(shi)(shi)晶(jing)(jing)格中(zhong)Al3+和Si4+的(de)(de)(de)(de)(de)互擴散速率小，因此(ci)以莫(mo)(mo)來(lai)(lai)石(shi)(shi)粉為原料，采用電熔法和燒(shao)(shao)結(jie)法得到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)莫(mo)(mo)來(lai)(lai)石(shi)(shi)燒(shao)(shao)結(jie)性(xing)很(hen)差。為獲得性(xing)能優良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)莫(mo)(mo)來(lai)(lai)石(shi)(shi)，其煅(duan)燒(shao)(shao)溫(wen)度約1700℃，如此(ci)高的(de)(de)(de)(de)(de)燒(shao)(shao)成(cheng)溫(wen)度使生產成(cheng)本(ben)大大增加，因此(ci)人們(men)紛紛通過(guo)細化加入(ru)(ru)的(de)(de)(de)(de)(de)原料或引入(ru)(ru)燒(shao)(shao)結(jie)助(zhu)劑(ji)(ji)這兩種(zhong)方(fang)(fang)式來(lai)(lai)降低其燒(shao)(shao)成(cheng)溫(wen)度，但通過(guo)細化原料的(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)式來(lai)(lai)提高其燒(shao)(shao)結(jie)性(xing)能有限(xian)，于(yu)是(shi)主要引入(ru)(ru)燒(shao)(shao)結(jie)助(zhu)劑(ji)(ji)(TiO 2、Y 203、MnO等(deng)) ， 通過(guo)置換莫(mo)(mo)來(lai)(lai)石(shi)(shi)固溶體中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)Al 3+造成(cheng)莫(mo)(mo)來(lai)(lai)石(shi)(shi)晶(jing)(jing)體發生晶(jing)(jing)格畸變， 活化晶(jing)(jing)格或形成(cheng)低溫(wen)液相(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)式來(lai)(lai)提高擴散系數，降低莫(mo)(mo)來(lai)(lai)石(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)燒(shao)(shao)結(jie)溫(wen)度。
2、莫來石的應用
莫來(lai)石是一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)性能(neng)優良的耐火原料(liao)。除此之外，莫來(lai)石還是一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)高溫(wen)結構材(cai)料(liao)，在(zai)其他行(xing)業(ye)也廣泛應用。
(1)莫(mo)來石耐火材料(liao)
莫來(lai)石(shi)作為一種(zhong)性能優(you)(you)異(yi)的(de)(de)耐(nai)火材料(liao)(liao)，具有熔點(dian)高、高溫(wen)強度大、熱膨脹系(xi)數低、抗熱震性優(you)(you)良等，使其成為許多工(gong)業(ye)領域(yu)的(de)(de)耐(nai)火材料(liao)(liao)。作為骨料(liao)(liao)的(de)(de)莫來(lai)石(shi)，被廣泛應(ying)用(yong)(yong)于冶(ye)(ye)金、玻璃(li)、陶(tao)瓷等領域(yu)。在(zai)冶(ye)(ye)金工(gong)業(ye)，莫來(lai)石(shi)可(ke)(ke)用(yong)(yong)于熱風爐(lu)(lu)磚(zhuan)或窯具磚(zhuan)；在(zai)玻璃(li)工(gong)業(ye)，莫來(lai)石(shi)可(ke)(ke)用(yong)(yong)在(zai)玻璃(li)容器(qi)、給水(shui)器(qi)及(ji)玻璃(li)窯的(de)(de)頂(ding)部等結構(gou)；在(zai)陶(tao)瓷領域(yu)，莫來(lai)石(shi)可(ke)(ke)用(yong)(yong)于高溫(wen)結構(gou)陶(tao)瓷；在(zai)燃氣(qi)工(gong)業(ye)，莫來(lai)石(shi)可(ke)(ke)用(yong)(yong)在(zai)油(you)氣(qi)化設備及(ji)所(suo)有氣(qi)化車間煉焦爐(lu)(lu)、燃氣(qi)發生器(qi)中。莫來(lai)石(shi)磚(zhuan)可(ke)(ke)作為熔爐(lu)(lu)窯、鼓(gu)風爐(lu)(lu)、以及(ji)連續澆鑄爐(lu)(lu)上部分(fen)內襯的(de)(de)主要組成。在(zai)日本， 利用(yong)(yong)熔渣(zha)制成的(de)(de)墊(dian)板(ban)被應(ying)用(yong)(yong)于窯爐(lu)(lu)內襯， 這種(zhong)ZrO 2/AI2O 3/莫來(lai)石(shi)熔渣(zha)ZrO 2含3~6wt%， SiO 2<20wt%， 且具有優(you)(you)良的(de)(de)抗腐蝕性和抗熱震性。
(2)莫來石涂層
許多陶(tao)瓷、金屬材料(liao)(liao)，長期(qi)處于高溫(wen)、還原、氧化(hua)等環(huan)境(jing)中(zhong)會發生(sheng)損壞。這類問題可(ke)通過(guo)在(zai)(zai)材料(liao)(liao)表面涂一層在(zai)(zai)使用(yong)環(huan)境(jing)中(zhong)能(neng)(neng)夠(gou)保持穩(wen)定(ding)的(de)化(hua)合物涂層材料(liao)(liao)來解決。莫來石(shi)的(de)化(hua)學性(xing)質(zhi)穩(wen)定(ding)性(xing)，抗腐(fu)蝕性(xing)好，優(you)異的(de)性(xing)能(neng)(neng)使其(qi)廣泛應用(yong)在(zai)(zai)化(hua)合物涂層等方面。
(3)莫來石復合材料
由于莫(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)來(lai)(lai)石(shi)(shi)(shi)具(ju)有優異(yi)的(de)高溫力(li)(li)學性能(neng)、化學穩(wen)定性、抗蠕(ru)變性、抗熱震穩(wen)定性、熱膨脹系(xi)數低(di)等，廣泛在高溫熱材(cai)(cai)(cai)料領域(yu)(yu)應用(yong)。但是莫(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)來(lai)(lai)石(shi)(shi)(shi)沒(mei)有位錯滑移系(xi)統，當外加載荷超(chao)過(guo)(guo)一定限度時(shi)，內部會產生較多(duo)微裂紋消(xiao)耗能(neng)量，使莫(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)來(lai)(lai)石(shi)(shi)(shi)陶瓷發生災難性破壞，所以如何增(zeng)(zeng)韌(ren)莫(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)來(lai)(lai)石(shi)(shi)(shi)材(cai)(cai)(cai)料成為(wei)近年來(lai)(lai)研(yan)(yan)究(jiu)的(de)熱點。國內外研(yan)(yan)究(jiu)人員關于莫(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)來(lai)(lai)石(shi)(shi)(shi)復合材(cai)(cai)(cai)料進行了(le)大量研(yan)(yan)究(jiu)，并在莫(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)來(lai)(lai)石(shi)(shi)(shi)增(zeng)(zeng)韌(ren)領域(yu)(yu)取得了(le)一定的(de)成果(guo)。莫(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)來(lai)(lai)石(shi)(shi)(shi)復合材(cai)(cai)(cai)料包括(kuo)莫(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)來(lai)(lai)石(shi)(shi)(shi)基(ji)體、莫(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)來(lai)(lai)石(shi)(shi)(shi)纖維等。莫(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)來(lai)(lai)石(shi)(shi)(shi)復合材(cai)(cai)(cai)料可(ke)降(jiang)低(di)莫(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)來(lai)(lai)石(shi)(shi)(shi)材(cai)(cai)(cai)料體系(xi)固有脆性， 提高其(qi)強(qiang)度和韌(ren)性。經過(guo)(guo)多(duo)年努力(li)(li)， 通(tong)過(guo)(guo)顆粒增(zeng)(zeng)強(qiang)(SiC、ZrO 2) 或片狀來(lai)(lai)提高莫(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)來(lai)(lai)石(shi)(shi)(shi)基(ji)復相材(cai)(cai)(cai)料的(de)熱力(li)(li)學行為(wei)，并在莫(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)來(lai)(lai)石(shi)(shi)(shi)增(zeng)(zeng)韌(ren)方(fang)面取得了(le)一定的(de)進展(zhan)。
