・ １１２ ・ 材料导报Ｂ：研究篇 ２０１５年２月（下）第２９卷第２期
复合形核剂对ＣａＯ—ＭｇＯ－ＡＩ２Ｏ３－ＳｉＯ２系玻璃陶瓷微观结构与
力学性质的影响
张雪峰 ，魏海燕 一，欧阳顺利 ，贾晓林。，夏经天 ，。
（１内蒙古自治区白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室，包头０１４０１０；２内蒙古科技大学材料与冶金学院，包头０１４０１０；
３郑州大学材料学院，郑州４５００５２）
摘要 以ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａ１２Ｏ。和ＳｉＯｚ为主要原材料，采用熔融法制备添加复合形核剂Ｃｒｚ０ｓ和ＣａＦｚ的ＣａＯ－
Ｍｇ（）－Ａｌｚ —ＳｉＯｚ（ＣＭＡＳ）系玻璃陶瓷，借助Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、扫描电子显微镜（ＳＥＭ）和电子万能试验机等测试手 段研究了复合形核剂对ＣＭＡＳ系玻璃陶瓷微观结构与力学性质的影响。结果表明：当试样中复合形核剂的组成变
化时，其析出的主晶相类型不变，均为透辉石，主晶相的结构和含量发生变化，引起玻璃陶瓷力学性质的改变。
关键词 复合形核剂玻璃陶瓷微观结构力学性质 中图分类号：Ｔ１３３２１ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．１１８９６／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５—０２３Ｘ．２０１５．０４．０２７
Ｅｆｆｅｃｔ ０ｆ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ Ａｇｅｎｔｓ ｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＣａＯ－ＭｇＯ－ＡＩ２ ０３一Ｓｉｏ２ Ｇｌａｓｓ Ｃｅｒａｍｉｃｓ
ＺＨＡＮＧ Ｘｕｅｆｅｎｇ ，ＷＥＩ Ｈａｉｙａｎ ，ＯＵＹＡＮＧ Ｓｈｕｎｌｉ ，ＪＩＡ Ｘｉａｏｌｉｎ。，ＸＩＡ Ｊｉｎｇｔｉａｎ ，
（１ Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂａｙａｎ Ｏｂｏ Ｍｕｌｔｉ—Ｍｅｔａｌｌｉｃ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｂａｏｔｏｕ ０１４０１０；２ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ
Ｍａｔｅｒｉａｌ ａｎｄ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂａｏｔｏｕ ０１４０１０；３ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ
2 岩体的基本性质通常把在地质历史过程中形成的，具有一定的岩石成分和一定结构，并赋存于一定地应力状态的地质环境中的地质体，称为岩体。岩体在形成过程中，长期经受着建造和改造两大地质作用，生成了各种不同类型的结构面，如断层、节理、层理、片理等。受其影响，岩体往往表现出明显的不连续、非均质和各向异性，具有一定的结构是岩体的显著特征之一，它决定了岩体的工程特性及其在外力作用下的变形破坏机理。因此，从抽象的、典型化的概念来说，可以把岩体看作是由结构面和受它包围的结构体共同组成的。
所谓“结构面”，是指在地质发展历史中，尤其是地质构造变形过程中形成的，具有一定方向、延展较大、厚度较小的二维面状地质界面，它包括岩石物质的分界面和不连续面，如岩体中存在的层面、节理、断层、软弱夹层等，可统称为结构面。结构面是岩体的重要组成单元，由于受结构面的切割，岩体的物理力学性质与岩石有很大的差别。岩体的物理力学性质取决于结构面和结构体两部分的组合情况，尤其在工程上，岩体的工程力学稳定性质主要取决于岩体内结构面的数量、空间大小、空间组合情况、结构面特征以及充填介质的性质等。所谓结构体是指由结构面切割而成的岩石块体。结构体的四周都被结构面包围，常见的结构体大都是有棱角的多面体，如立方体、长方体、柱状体、板状体、菱形体、梯形体、楔形体、锥形体等。结构体也是岩体的重要组成部分，它本身的物质组成和排列组合方式也影响到岩体的力学性质。总之，岩体是由结构面和结构体两部分组成的，这也决定了其物理力学性质不是单纯取决定于某一方面的结果，而是二者共同作用和表现的结果，这在岩体力学分析和研究时是十分重要的。
在上一章开始时曾简单介绍过岩石和岩体二者之间的关系，指出工程上的岩石可视为岩体中的结构体（岩块），在无特殊说明的情况下，工程中的岩石均是指岩体中的结构体即岩块而言的。从力学角度来看，岩体与岩石有许多区别，其中较明显的特征可归纳为以下几点：
1.岩体力学的定义：岩体力学主要是研究岩石和岩体力学性能的一门学科。是探讨岩石和岩体在其周围物理环境（力场、温度场、地下水等）发生变化后，作出响应的一门力学分支。
2.岩石的定义：岩石是矿物或岩屑地质作用下按一定的规律聚集而形成的自然物体。
3.岩体的定义：在岩体力学中，通常将在一定工程范围内的自然地质体称为岩体。
4.结构面的定义：所谓结构面，是指具有极低的或没有抗体强度的不连续面
5.岩石的力学特征：1.不连续性.2.各向异性.3.不均匀性.4.赋存地质因子的特性.
6.学派：1.地质力学的岩石力学派。2.工程岩石力学派。
第二章
1.岩石的基本物理性质：1.岩石的密度指标。2.岩石的孔隙性。3.岩石的水理性质。4.岩石的抗风化指标。5.岩石的其他特性。
2.岩石的强度特性：所谓强度，是指材料在荷载作用下，所能承受的最大的单位面积上的力。
通常研究岩石的单轴抗压强度（无侧限压缩强度）、抗拉强度、剪切强度、 三轴压缩强度等。
在单向压缩荷载作用下试件的破坏形态：1.圆锥形破坏。2.柱状劈裂破坏。
3.四种强度特性：1.岩石的单轴抗压强度。2.岩石的抗拉强度。3.岩石的抗剪强度。4.岩石在三向压缩应力作用下的强度。
4.岩石三向压缩强度的影响因素：1.侧向压力的影响。2.试件尺寸与加载速率的影响。3.加载路径对岩石三向压缩强度的影响。4.孔隙压力对岩石三向压缩强度的影响。
5.岩石应力应变全过程曲线（略）
6.岩石的流变性包含着三部分的内容：岩石的蠕变、岩石的应力松弛、岩石的长期强度。
7.所谓的蠕变是指岩石在恒定的外力作用下，应变随时间的增长而增长的特性，也称作徐变。
8.典型蠕变曲线（略）。
9.影响岩石蠕变的主要因素：1.应力水平对蠕变的影响。（不能太大也不能太小，中等应力水平（60%-90%）峰值）2.温度、湿度对蠕变的影响。
10.岩石介质力学模型：1.基本力学介质模型：弹性介质模型、塑性介质模型、粘性介质模型。
岩体：是位于一定地质环境中，在各种宏观地质界面分割下形成的有一定结构的地质体。
结构体：被结构面切割成的岩石块体。
结构面：是指地质历史发展过程中，在岩体内形成的具有一定的延伸方向和长度，厚度相对较小的地质界面或带。
岩体复杂性表现：一.不连续性，二.非均质性，三.各向异性，四.岩体中存在着不同于自重应力场的天然应力场，五.岩体赋存于一定地质环境中，对岩体影响较大。
岩石的变形性状：1.塑性。2.弹性。3.粘性。
弹性：指材料在外力作用下产生变形，而撤去外力后立即恢复到它原有的形状和尺寸的性质。
弹性变形：外力撤去后能够恢复的变形。如应力—应变关系呈直线关系，称线弹性，不呈直线关系称非线弹性。
塑性：指材料受力后，在应力超过屈服应力时仍能继续变形而不即行断裂，撤去外力后变形又不能完全恢复的性质。不能恢复的变形，称塑性变形。
应变硬化：在屈服点之后，应力—应变关系呈上升曲线，说明晶粒滑到新位置后，导致粒间相嵌、挤紧和晶粒增大，如使之继续滑动，要相应增大应力的现象。
粘性：指材料受力后变形不能在瞬间完成，且应变的速率随应力的大小而改变的性质。
流动变形：应变速率随应力而变化的变形。
峰值前变形机理：1.以裂纹行为为主导的变形。2.以弹性变形为主的变形。3.以塑性变形为主的变形。
轴向应力—应变曲线：直线型（弹），下凹型（弹—塑），上凹形（塑—弹），S型（塑—弹—塑）。
扩容：随着裂纹的继续发生和扩展，岩石体积应变增量由压缩专为膨胀的力学过程。
弹性模量：E是指单轴压缩条件下轴向压应力与轴向应变之比。
有效弹性模量：包含裂纹的弹性模量。
固有弹性模量：E未受裂纹的存在所影响的岩石弹性模量。
刚性压力机：用岩石试件的变形作为控制变量，并用着一信号的反噬来控制机器压板的位移速率或加速速率的压力机。
单调加载：岩石在峰值前承受的荷载一直增加。它可分为等加载速率加载和等应变速率加载两种方式。
循环加载：逐级循环加载：指在试验过程中，当荷载加到一定值时，将荷载全部卸除，然后又加载至比原来卸载点高的压力值，再卸载，如此不断循环的加载方式。反复循环加载：指在同一压力水平上反复加、卸的加载方式。
