[发明专利]钛酸铝镁烧结体

说明书

本申请是国际申请日为2003年10月9日，国际申请号为PCT/JP2003/012933(中国国家申请号为200380102605.1)，发明名称为“制备钛酸铝镁烧结体的方法”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及制备钛酸铝镁烧结体的方法。

背景技术

钛酸铝镁是在钛酸铝-钛酸镁的全部组成区具有完全固态溶解度的固溶体。钛酸铝镁烧结体与钛酸铝烧结体具有同样低的热膨胀系数和同样高的耐腐蚀性。其中钛酸铝和钛酸镁以约等摩尔比相互固溶的钛酸铝镁烧结体具有如约1640℃的熔点。该温度低于钛酸铝约1870℃的熔点，但高于钛酸镁约1600℃的熔点。因此，通常钛酸铝镁的耐热温度极限低于钛酸铝的耐热温度极限，但高于钛酸镁的耐热温度极限。

钛酸铝烧结体和钛酸镁烧结体是由具有铁板钛矿型结晶结构的晶粒构成的，并且它们的热膨胀系数是各向异性的。因此，加热或冷却时易于造成晶粒边界处的置换并可能形成裂缝和孔，从而不利地导致机械强度降低。由于钛酸铝镁具有类似缺点，因此其烧结体的强度也不足。尤其当将其应用于其中施加高温和重负荷的应用时，该烧结体的耐用性不足。

合成钛酸铝的温度下限是1280℃，而合成钛酸镁的温度下限是900℃。在低于它们的合成温度的温度范围内二者都是不稳定的。与钛酸铝和钛酸镁一样，上述化合物的固溶体钛酸铝镁在低于合成温度范围的温度下也是不稳定的，因此当在分解温度范围内长时间连续使用时易于热分解成TiO₂(金红石)和MgAl₂O₄(尖晶石)。在本文中，钛酸铝镁的分解温度范围随着钛酸铝和钛酸镁的固溶比的改变而改变，但通常在约800-1280℃的温度范围内。例如，当在约1100℃下长时间连续使用时，其中钛酸铝和钛酸镁以约等摩尔比固溶的钛酸铝镁烧结体热分解成TiO₂(金红石)和MgAl₂O₄(尖晶石)(VincenzoBuscaglia et al.“Decomposition of Al₂TiO₅ and Al_2(1-x)Mg_xTi_(1+x)O₅Ceramics”，Journal of American Ceramic Society，1998，81[10]，pp.1645-2653)。由于上述原因，钛酸铝镁烧结体不能在这一热分解范围内连续使用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种高温连续使用时具有优异机械强度和稳定性，并且具有钛酸铝镁烧结体所固有的低的热膨胀性的钛酸铝镁烧结体。

本发明人为克服本领域的前述问题进行了深入研究。结果发现通过使用向包括含镁化合物、含铝化合物和含钛化合物的混合物中加入特定碱性长石制备的原料混合物可以得到具有高机械强度、低的热膨胀系数、优异耐分解性和耐火性的钛酸铝镁烧结体。基于该发现完成了本发明。

具体来说，本发明提供了如下制备钛酸铝镁烧结体的方法：

1.制备包括由以下组成式代表的钛酸铝镁作为基本成分的钛酸铝镁烧结体的方法，

Mg_xAl_2(1-x)Ti_(1+x)O₅

其中x值为0.1≤x＜1，

该方法包括烧结由含以下成分(i)和(ii)的原料混合物形成的成形体的步骤：

(I)以氧化物换算量计为100重量份的混合物，该混合物包括与上述组成式中Mg、Al和Ti的金属成分比相同的金属成分比的含镁化合物、含铝化合物和含钛化合物，

(ii)1-10重量份由以下组成式代表的碱性长石，

(Na_yK_1-y)AlSi₃O₈

其中y值为0≤y≤1。

2.根据第1项所述的制备钛酸铝镁的烧结体的方法，其中组成式：Mg_xAl_2(1-x)Ti_(1+x)O₅中x值为0.25≤x≤0.75。