鋇長石

鋇長石是長石的一種，為鋇鋁硅酸鹽。鋇長石不是常見的礦物，它的晶體像玻璃一樣，呈塊狀，比較硬，顏色淺。

鋇長石是鉀、鈉、鈣等鹼金屬或鹼土金屬的鋁硅酸鹽礦物，也叫正長石。鋇長石（BaAl₂Si₂O₈）屬單斜晶系，比重2.56～2.59g/cm³，它具有熔點低（1150±20℃），熔融間隔時間長，熔融粘度高等特點，廣泛應用於陶瓷坯料、陶瓷釉料、玻璃、電瓷、研磨材料等工業部門及制鉀肥用。

鋇長石熔點為1760 ℃， 以鋇長石為主晶相的BAS（BaO -Al₂O₃ -SiO₂）玻璃陶瓷因高的耐熱性與良好的抗氧化性， 有可能成為1200 ℃以上工作的陶瓷複合材料基體。鋇長石晶型結構複雜， 還沒有被完全瞭解。一般認為， 具有單斜晶型結構的鋇長石在1590 ℃以下是穩定相， 有較小的線膨脹係數（2.3 ×10^-6/ ℃）， 可以與常用的陶瓷纖維（或晶須）的線膨脹係數相匹配。具有六方晶型結構的鋇長石在1590 ℃以下是亞穩相， 在約300 ℃時還經歷六方→正交晶型的可逆相變， 伴隨有3%~4%的體積變化， 六方相鋇長石具有8.0 ×10^-6/ ℃的線膨脹係數。顯然， 單斜相鋇長石適合作為複合材料的基體材料。然而， 在BAS 玻璃的晶化過程中， 六方相總是優先析出並且很難轉變為單斜相。因此， 獲得主晶相為單斜鋇長石的BAS 玻璃陶瓷是BAS 玻璃陶瓷研究中的重要領域。在BAS 玻璃中加入Li₂O 或CaF₂ 能有效促進BAS 玻璃陶瓷中的六方相向單斜相轉變， 但易形成低熔點玻璃相而降低材料高温力學性能。在BAS 玻璃中直接加入單斜鋇長石粉體作為晶種促進相變， 可以避免形成低熔點玻璃相BAS 玻璃的熔化温度高達2000 ℃， 容易造成高温坩堝污染， 損害材料的高温力學性能。採用溶膠-凝膠法低温合成BAS 凝膠玻璃的研究也在進行中。

關於BaO -Al₂O₃-SiO₂體系， 國內外已有較多的研究和報道， 普遍認為高温六方晶系長石生成和發育於轉變温度1590℃ 。儘管在此温度下不穩定， 但它仍以堅固的亞穩態趨勢而存在。具體表現在高嶺土和碳酸鋇反應， 最終能形成透明狀物質。另據報道， 鋇長石在300 ℃時發生的

互變過程中的體積變化較大。正是由於這種情況， 六方晶系鋇長石不能實際用作陶瓷材料。然而， 它所顯示的其它技術特性， 如耐火低熱膨脹係數， 硅、鋁、鋇等陽離子在長石中的存在， 使之能被一些過渡元素的陽離子所取代， 因此獲得陶瓷顏料是可能的。

在顏料合成的過程中， 根據釹對鋁同形替換的原理， 有人先後試驗成功了用鉻對鋇同形替換生產草綠色顏料和由鑽對鋇同形替換合成天青色顏料 ^[1]  。

微波測試頻率為17.31GHz時，所製備的鋇長石陶瓷介電常數最低達到3.59，相近數值在微波低介電陶瓷領域尚無報道。用莫來石替代部分SiO₂和Al₂O₃製備鋇長石陶瓷，能使鋇長石的燒結温度降低200℃~300℃，且燒結温度變寬。隨BaO含量增加，介電常數快速減小；隨莫來石含量增加，介電常數提高。BaO和莫來石對介電性能影響大小的順序為：BaO>莫來石 ^[2]  。

（1）採用高嶺土或多水高嶺土和重晶石為原料， 由固相反應人工合成鋇長石的實驗結果表明， 在1330 ℃以下出現的均為六方鋇長石；隨着温度的提高， 發生六方→單斜鋇長石的相轉變；其最佳温度範圍為1500 ~1560 ℃， 但是直到1600 ℃， 樣品開始出現熔化時為止， 也不能完全形成單一的單斜鋇長石。

（2）合成鋇長石的工藝條件：包括試樣成型方法、升温速度、保温時間和顆粒大小等。

（3）高嶺土原料的化學成分、礦物組成等影響鋇長石的相轉變温度及熱穩定性質。

（4）電子顯微鏡下的觀測結果可以進一步瞭解到不同温度、不同保温時間及不同工藝條件下試樣的燒結狀況。

（5）通過測量鋇長石的熱膨脹係數， 由膨脹係數大小可以得知六方鋇長石含量相對高低 ^[3]  。