CaO-MgO-Al_(2)O_(3)复合氧化物材料结构、性能与应用前景OA

CaO–MgO–Al_(2)O_(3)(以下称CMA材料)系列材料主要包括CaMg_(2)Al_(16)O_(27)(以下称CM_(2)A_(8))和Ca_(2)Mg_(2)Al_(28)O_(46)(以下称C_(2)M_(2)A_(14))2种化合物相。在Al_(2)O_(3)–CaO–MgO三元相图中,CMA材料位于CaAl_(12)O_(19)和MgAl_(2)O_(4)连线上,其结构由磁铅石(CaAl_(12)O_(19)以下称CA_(6))层与镁铝尖晶石(MgAl_(2)O_(4),以下称MA)层交替堆叠而成,该结构有效的融合了前者优异的高温稳定性和后者良好的热机械性能,被视为极具潜力的新一代高性能耐火材料。然而,其巨大的应用潜力正被一个固有矛盾所严重制约:赋予其优异性能的层状晶体结构,同样导致了严重的烧结各向异性生长,使得常规方法难以获得高致密体。本文系统梳理了CMA材料的研究进展,首先厘清其结构–性能关联,继而将论述核心聚焦于这一根本矛盾,比较了改善此困境的多种技术路径(热压工艺、电熔工艺、添加剂改性),分析其机理、成效与代价。更进一步,提出CMA材料的应用需从一味追求致密化转向性能适配与缺点转化,即在其难以致密的定型制品中优化制备,同时在其不定型材料中主动利用板片状晶粒的增强效应,乃至将其分解行为转化为设计多孔结构的工具。最后,基于当前研究现状,本文指明了结合多尺度模拟、开发新型烧结工艺及构建CMA基元功能材料等具体未来方向。