β-菫青石也叫低温菫青石是堇青石三种同素异形体之一,另外两种分别是高温堇青石(α 型)和低温亚稳态堇青石(γ 型)
特性α型为高温稳定型,属于六方晶系
β型为低温稳定型,属于斜方晶系,当温度升高时可以转化为α型,大约在1460℃
γ型为低温亚稳态,γ型在1000℃长时间加热则发生不可逆的转变,转变为高温型和低温型。
晶型不同其膨胀系数也不同,α型堇青石,a=b,所以a轴与b轴的膨胀系数同为1.27×10-6℃-1,c轴为-2.12×10-6℃-1,β型堇青石,a≠b,a,b轴的平均膨胀系数在2.2×10-6℃-1~2.8×10-6℃-1之间。c轴的膨胀系数为-1.11×10-6℃-1。α型堇青石备受关注,人工合成的多为α型,其膨胀系数大致为1.5×10-6℃-1~2.8×10-6℃-1,因此开发低膨胀系数的α型堇青石材料备受关注。1
合成堇青石的合成已经有近百年的历史,研究人员一直在为合成堇青石进行着不懈地努力,但合成堇青石仍是一项很困难的工作,这主要是因为它的生成条件比较苛刻,其生成温度与分解温度接近,即烧成温度范围窄,在较低温度下没有明显的堇青石生成,提高温度又会导致大量的玻璃相生成从而降低制品的热稳定性。作为耐火原料,要求具有较高的堇青石含量,高的致密性及尽可能少的杂质,而且价格要便宜。
堇青石材料的人工合成堇青石矿物可在伟晶岩、麻岩等岩石以及煤田的熔融沉积物中见到,然而很少具有开采价值。因此只有通过人工合成的方法来满足工业上对堇青石的需求。堇青石的制备方法有很多种:天然矿物高温固相法、玻璃反玻化法、溶胶-凝胶法和沉淀包裹法等
堇青石陶瓷堇青石陶瓷是堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)为主晶相的陶瓷。
耐压强度280~500MPa。抗拉强度25~40MPa。抗弯强度50~60MPa。冲击强度1.8~2.2cm·kg/cm2。线膨胀系数(1.1~1.8)×10-6(20~100℃)。平均热传导率3.35~5.02kJ/(m2·h·℃)(0~100℃)。耐冷热温度300~500℃。绝缘电阻2.3~5.6MΩ·cm(400~600℃)。介质损耗角正切值200×10-4(50Hz);40×10-4(500Hz)。耐火度约1400℃
主要原料为滑石、黏土、氧化铝、长石等。用一般陶瓷工艺制造。烧结范围较窄,烧结温度与堇青石分解温度只差几度,难获得致密体。常采用绿泥石、碳酸镁、碳酸钡、硅酸锆、二氧化锆、三氧化二硼、锂辉石等作为添加剂,能降低烧结温度,扩大烧成温度范围,并改善其介电性能。可用作线圈骨架,耐电弧作用的电绝缘材料、复合材料的基料,电热绝缘装置的燃烧器喷嘴的材料等。2
堇青石宝石堇青石宝石是质量达到宝石级的堇青石矿物。成分(Mg,Fe)2Al3[A1Si5O18],斜方晶系。晶体为粒状、短柱状。解理中等到不完全,硬度7~7.5。玻璃光泽,透明到近不透明。
因铁、锰等含量不同,颜色多样化,常见蓝色、蓝紫色的。多色性明显:蓝紫色的为浅紫到深紫、蓝灰、黄或无色;紫色的为浅紫、深紫、黄到褐;蓝色的为无色到黄色、蓝灰、深紫;富镁的可为淡黄—绿、淡蓝、紫罗兰色;富铁的可为无色、紫罗兰色。业内人士常称它们为二色石。密度2.6~2.66克/立方厘米,折射率1.531~1.596,双折射率0.008~0.012,色散0.017。有樱花状纹的称为樱石;含大量定向排列的赤铁矿或针铁矿,呈红色的称为血堇青石或血光堇青石、血滴堇青石。它们都可出现星光效应或猫眼效应。主要产出国有斯里兰卡、缅甸、美国、澳大利亚、马达加斯加等。
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程鹏 - 副教授 - 西南大学