特性
α型為高溫穩定型,屬於六方晶系
β型為低溫穩定型,屬於斜方晶系,當溫度升高時可以轉化為α型,大約在1460℃
γ型為低溫亞穩態,γ型在1000℃長時間加熱則發生不可逆的轉變,轉變為高溫型和低溫型。
晶型不同其膨脹係數也不同,α型堇青石,a=b,所以a軸與b軸的膨脹係數同為1.27×10-6℃,c軸為-2.12×10-6℃,β型堇青石,a≠b,a,b軸的平均膨脹係數在2.2×10-6℃~2.8×10-6℃之間。c軸的膨脹係數為-1.11×10-6℃。α型堇青石備受關注,人工合成的多為α型,其膨脹係數大致為1.5×10-6℃~2.8×10-6℃,因此開發低膨脹係數的α型堇青石材料備受關注。
合成
堇青石的合成已經有近百年的歷史,研究人員一直在為合成堇青石進行著不懈地努力,但合成堇青石仍是一項很困難的工作,這主要是因為它的生成條件比較苛刻,其生成溫度與分解溫度接近,即燒成溫度範圍窄,在較低溫度下沒有明顯的堇青石生成,提高溫度又會導致大量的玻璃相生成從而降低製品的熱穩定性。作為耐火原料,要求具有較高的堇青石含量,高的緻密性及儘可能少的雜質,而且價格要便宜。
堇青石材料的人工合成堇青石礦物可在偉晶岩、麻岩等岩石以及煤田的熔融沉積物中見到,然而很少具有開採價值。因此只有通過人工合成的方法來滿足工業上對堇青石的需求。堇青石的製備方法有很多種:天然礦物高溫固相法、玻璃反玻化法、溶膠-凝膠法和沉澱包裹法等
堇青石陶瓷
堇青石陶瓷是堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)為主晶相的陶瓷。
耐壓強度280~500MPa。抗拉強度25~40MPa。抗彎強度50~60MPa。衝擊強度1.8~2.2cm·kg/cm2。線膨脹係數(1.1~1.8)×10-6(20~100℃)。平均熱傳導率3.35~5.02kJ/(m2·h·℃)(0~100℃)。耐冷熱溫度300~500℃。絕緣電阻2.3~5.6MΩ·cm(400~600℃)。介質損耗角正切值200×10-4(50Hz);40×10-4(500Hz)。耐火度約1400℃
主要原料為滑石、黏土、氧化鋁、長石等。用一般陶瓷工藝製造。燒結範圍較窄,燒結溫度與堇青石分解溫度只差幾度,難獲得緻密體。常採用綠泥石、碳酸鎂、碳酸鋇、矽酸鋯、二氧化鋯、三氧化二硼、鋰輝石等作為添加劑,能降低燒結溫度,擴大燒成溫度範圍,並改善其介電性能。可用作線圈骨架,耐電弧作用的電絕緣材料、複合材料的基料,電熱絕緣裝置的燃燒器噴嘴的材料等。
堇青石寶石
堇青石寶石是質量達到寶石級的堇青石礦物。成分(Mg,Fe)2Al3[A1Si5O18],斜方晶系。晶體為粒狀、短柱狀。解理中等到不完全,硬度7~7.5。玻璃光澤,透明到近不透明。
因鐵、錳等含量不同,顏色多樣化,常見藍色、藍紫色的。多色性明顯:藍紫色的為淺紫到深紫、藍灰、黃或無色;紫色的為淺紫、深紫、黃到褐;藍色的為無色到黃色、藍灰、深紫;富鎂的可為淡黃—綠、淡藍、紫羅蘭色;富鐵的可為無色、紫羅蘭色。業內人士常稱它們為二色石。密度2.6~2.66克/立方厘米,折射率1.531~1.596,雙折射率0.008~0.012,色散0.017。有櫻花狀紋的稱為櫻石;含大量定向排列的赤鐵礦或針鐵礦,呈紅色的稱為血堇青石或血光堇青石、血滴堇青石。它們都可出現星光效應或貓眼效應。主要產出國有斯里蘭卡、緬甸、美國、澳大利亞、馬達加斯加等。