我国作为陶瓷生产大国,消耗了大量的粘土资源,导致粘土资源储量急剧下降,同时也对环境造成了巨大的破坏。为了解决陶瓷工业发展面临的原料问题,本文提出了利用主要成分为二氧化硅的沙漠风积沙取代常见粘土原料,通过粉末烧结法合成堇青石陶瓷,并加入氧化钇、氧化钕烧结助剂改善堇青石陶瓷的微观结构与力学性能。以储量丰富的沙漠风积沙为原料来制备陶瓷,对于陶瓷绿色生产、节约矿物资源和保护生态环境具有重要意义。粉末烧结法是目前最常见的陶瓷制备方法,但利用高纯原料制备堇青石陶瓷的烧结性能较差,表现为烧结温度高,堇青石含量低,成品孔隙率高。通过添加合适的烧结助剂可以改善堇青石陶瓷的烧结性能,降低烧结温度,增大瓷体致密度与机械强度。本文先对堇青石陶瓷的成分及烧结工艺进行了研究,然后研究了稀土氧化物对陶瓷相转变、微观组织、孔隙率、弯曲强度、热膨胀系数的影响。风积沙中的低熔点杂质成分在高温时易形成液相,Al³⁺和Mg²⁺的扩散速度更快,有利于提高堇青石的扩散形核速率。Y₂O₃的适量加入可以显著促进中间相向堇青石相的转变,当Y₂O₃添加量为4 wt%时,堇青石的形成温度最低。当在1300℃保温4小时,Y₂O₃含量达到6 wt%时,陶瓷由α-堇青石组成,基体中只残留少量玻璃相。Y₂O₃的添加使得陶瓷玻璃相增加,开口孔逐渐向闭口孔转变,陶瓷致密度增加。随着Y₂O₃含量的增加,Y³⁺主要富集于液相,在堇青石晶体中的固溶度并不高,对陶瓷整体的热膨胀系数增加幅度不大。随着Y₂O₃含量的增加,陶瓷的弯曲强度增加,并在添加量为10 wt%时达到最大值。Nd₂O₃作为烧结助剂,具有促进堇青石的形成作用。Nd₂O₃含量为6 wt%时,堇青石的形成温度最低。在1300℃保温4小时,中间相几乎全部消失,堇青石的生成量最高。随着Nd₂O₃含量的逐渐增加,陶瓷气孔逐渐减少,致密度增加。陶瓷的弯曲强度随着Nd³⁺含量的增加而增加,热膨胀量随Nd₂O₃含量的增加大致呈线性增加,但增加量不大。通过对比,发现Na₂B₄O₇对堇青石形成的促进作用不如Y₂O₃大,添加Na₂B₄O₇形成的液相烧结也不能有效地促进中间相尖晶石分解,但Na₂B₄O₇形成液相的能力更大,对陶瓷致密度有着更好的促进作用。