低膨胀陶瓷——锂辉石陶瓷介绍与应用

1.锂辉石概述

锂辉石（Li2O3·Al2O3·4SiO2) 晶体共有三个变体，分别是α-锂辉石、β-锂辉石、γ-锂辉石。α-锂辉石通常称为锂辉石，是低温稳定变体；β-锂辉石是稳定的高温变体；γ-锂辉石是高温亚稳态变种，进一步受热将能变为β-锂辉石。β-锂辉石的结构中允许SiO2进入晶格，形成β-锂辉石固溶体，且伴随结构中SiO2含量的增多。其热膨胀系数趋于减小。

2.锂辉石陶瓷的制备工艺

（1） 锂辉石的预烧

自然界存在的锂辉石以α-锂辉石的形式存在，外观呈白色、灰白色，柱状或纤维状，有玻璃光泽，硬度6. 5~7, 密度3. 03~3. 22g/cm³。由于α-锂辉石转变为高温稳定的β-锂辉石时会发生约30%的体积膨胀，因此必须预先煅烧锂辉石，煅烧稳定为1100℃左右。

锂辉石

（2）锂辉石陶瓷的配方

锂辉石陶瓷常以锂辉石－石英－高岭土为配方体系，根据锂辉石的加人量不同而最终坯体膨胀系数不同。

（3）锂辉石陶瓷的成型

锂辉石陶瓷的成型方法可采用普通陶瓷的成型方法，即注浆成型，可塑成型，半干压成型。采用注浆成型和可塑法成型时要求配方中有足够的结合粘土，否则坯体在干燥过程中易开裂，为减少开裂，也可在坯体中加入有机添加剂。

（4）烧成

锂辉石陶瓷的烧成范围较窄，一般只有10℃左右，因此宜采用合理的窑炉如推板窑、梭式窑，而不宜采用隧道窑。而且要采用氧化气氛烧成达到最高烧成温度后宜采用急冷，防止晶粒过于长大。

3.锂辉石陶瓷的性能和用途

锂辉石陶瓷具有很低的热膨胀系数，优良的抗热震性能，因而广泛用于窑具、感应加热部件（如微波炉垫片）、高温夹具、电阻丝线圈、高压输电绝缘子、天文望远镜镜坯、高温辐射挡板、家庭用耐热餐具，以及热电偶保护管等。锂辉石陶瓷可制成零膨胀或微正膨胀陶瓷，因而，应用于叶轮翼片、喷气发动机部件、喷嘴衬片、内燃机部件，以及尺寸要求很稳定的高精度电子元件。

锂辉石陶瓷具有高温化学稳定性，可用于金属浇注桶、实验室燃烧舟和燃烧管、耐酸浸槽等。