AL2O3对CAO-AL2O3-SIO2系微晶玻璃晶化和性能的影响

CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃装饰板材
张战营;刘缙;杨德林
【期刊名称】《河南建材》
【年(卷),期】2002(000)003
【摘要】介绍了烧结法CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃装饰板材的化学组成，并借助sEM观察了微晶玻璃的显微结构特征。

指出烧结法微晶玻璃装饰板材的良好性能主要来源于材料中均匀分布的微小晶体，这些晶体随机取向，使得微晶玻璃板材具有宏观各向同性特征。

【总页数】2页(P41-42)
【作者】张战营;刘缙;杨德林
【作者单位】洛阳工业高等专科学校材料工程系,471003;洛阳工业高等专科学校材料工程系,471003;洛阳工业高等专科学校材料工程系,471003
【正文语种】中文
【相关文献】
1.CaO-Al2O3-SiO2系球晶结构微晶玻璃装饰板材的研制 [J], 于宝刚;李启甲;赵彦钊;贺祯
2.热处理温度对CaO-Al2O3-SiO2系粉煤灰微晶玻璃析晶及性能的影响 [J], 曹超;彭同江;孙红娟;丁文金
3.Fe2O3含量对CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃显微组织与力学性能的影响 [J], 任祥忠;张卫;章勇;张培新;刘剑洪
4.Fe2O3含量对CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃显微组织与力学性能的影响 [J],
任祥忠;张卫;章勇;张培新;刘剑洪;
5.CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃的制备及性能研究 [J], 潘文平;康浩
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Al2O3对CaO-B2O3-SiO2系玻璃陶瓷材料介电性能和微观结构的影响王少洪;周和平【期刊名称】《稀有金属材料与工程》【年(卷),期】2005()z2【摘要】Al2O3具有优异的电性能和物理性能,将Al2O3作为CaO-B2O3-SiO2系微晶玻璃陶瓷材料的烧结助剂,能够起到良好的助烧作用.用X-Ray,SEM,TG-DTA 和介电频谱测试等方法系统研究了Al2O3含量对CaO-B2O3-SiO2系微晶玻璃陶瓷材料烧结性能、介电性能和微观结构等的影响.结果表明,有适量的Al2O3添加的该体系陶瓷材料能够在低温(＜900℃)烧结.烧结体在高频下具有低介电常数和低介电损耗(ε＜5,tg＜0.0013;1MHz～1.8GHz).Al2O3含量的增加使得CaO-B2O3-SiO2系玻璃陶瓷材料的烧结温度发生变化,而对烧结体的介电性能影响不大.【总页数】4页(P1108-1111)【关键词】玻璃陶瓷;介电性能;微观结构【作者】王少洪;周和平【作者单位】清华大学,北京,100084 清华大学,北京,100084【正文语种】中文【中图分类】TM28【相关文献】1.ZnO和Na2O对CaO-B2O3-SiO2介电陶瓷结构与性能的影响 [J], 孙慧萍;张启龙;杨辉;邹佳丽;尤原2.Al2O3对低介电封接玻璃结构与性能的影响研究 [J], 王巍巍;杨小菲;曹欣;李金威;仲召进;马立云3.TiO2掺杂对Al2O3的致密化、微观结构和微波介电性能的影响 [J], 袁翠;陈成;李蔚4.MgO掺杂对Al2O3基微波介质陶瓷材料烧结及介电性能的影响 [J], 文智弘;孙成礼;张树人;周星5.CaO-B2O3-SiO2玻璃相对BaAl2Si2O8陶瓷结构与介电性能的影响 [J], 严欣堪;丁士华;黄龙;张晓云;李超;朱惠因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

第43卷第3期2024年3月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.43㊀No.3March,2024晶化温度对硅灰微晶玻璃性能的影响钟康东1,牛立斌1,左童瑶1,张国琛1,陈国芳2(1.西安科技大学材料科学与工程学院,西安㊀710054;2.宁夏荣华缘特种新材料有限公司,石嘴山㊀753200)摘要:为响应国家对固体废弃物资源循环利用的号召,坚持以绿色发展为理念,本文以高硅废微硅粉为主要原料,采用整体析晶法制备了CaO-Al 2O 3-SiO 2系微晶玻璃,采用TG-DSC㊁XRD㊁SEM 等分析方法表征了微晶玻璃的晶相种类和显微形貌,并测试了其理化性能㊂研究表明,在900ħ下核化2h 并在1150ħ晶化2h 后,可制备出以钙长石为主晶相的微晶玻璃,当晶化温度继续升高至1200ħ后,微晶玻璃中出现少量气泡,内部出现缺陷,从而导致析晶效果和理化性能下降㊂该方法制备出的微晶玻璃具有优良的机械性能,抗折强度为93.58MPa,维氏硬度为845.62HV 0.5,体积密度为2.88g /cm 3㊂关键词:晶化温度;微晶玻璃;微硅粉;工业废渣;固体废弃物;整体析晶法中图分类号:TB321㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2024)03-1103-07Effect of Crystallization Temperature on Properties of Silicon Fume Glass-CeramicsZHONG Kangdong 1,NIU Libin 1,ZUO Tongyao 1,ZHANG Guochen 1,CHEN Guofang 2(1.School of Materials Science and Engineering,Xi an University of Science and Technology,Xi an 710054,China;2.Ningxia Rong Hua Yuan Metallurgy Co.,Ltd.,Shizuishan 753200,China)Abstract :In order to respond to the national call for recycling of solid waste resources and adhere to the concept of green development,high-silicon waste silica fume was used as the main raw material,and CaO-Al 2O 3-SiO 2series glass-ceramics were prepared by the overall crystallization method.The crystal phase type and micromorphology of glass-ceramics were characterized by TG-DSC,XRD,SEM,and the physical and chemical properties of glass-ceramics were tested.The studies show that after 2h nucleation at 900ħand the crystallization temperature is 1150ħfor 2h,glass-ceramics with anorthite as the main crystal phase can be prepared.When the crystallization temperature continues to rise to 1200ħ,a small amount of bubbles appear in glass-ceramics,and internal defects appear,which results in the decline of crystallization effect and physical and chemical properties.The glass-ceramics prepared by this method have excellent mechanical properties,the flexural strength is 93.58MPa,the Vickers hardness is 845.62HV 0.5,the bulk density is 2.88g /cm 3.Key words :crystallization temperature;glass-ceramics;silica fume;industrial waste residue;solid waste;overall crystallization method 收稿日期:2023-09-15;修订日期:2023-12-04基金项目:陕西省重点研发计划项目(2023-YBGY-090)作者简介:钟康东(1999 ),男,硕士研究生㊂主要从事微晶玻璃的研究㊂E-mail:zkd9999718@通信作者:牛立斌,博士,副教授㊂E-mail:dy059@0㊀引㊀言在冶炼金属硅及硅铁合金的过程中,硅蒸汽与空气中的氧气反应生成二氧化硅蒸气后,迅速冷凝形成微粒粉尘,用特定设备捕集回收得到二氧化硅微粒,即为微硅粉,又称硅灰㊁硅尘,其二氧化硅含量通常为90%左右(质量分数),杂质成分为K 2O㊁CaO㊁MgO㊁Fe 2O 3及Al 2O 3等[1-2]㊂硅灰有颗粒细小㊁活性高㊁质量轻㊁耐高温等性能,因而被应用于混凝土㊁耐火材料㊁水泥等领域㊂硅灰质量轻㊁易漂浮,工厂回收装置对其回收率又低,直接排入大气会造成严重的环境污染,大量堆存也会给人们的身体健康带来巨大威胁[3-4]㊂随着硅铁1104㊀玻㊀璃硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷行业的快速发展,硅灰的产量大幅度增加,据不完全统计[5],目前我国每年的硅灰产量都在100万吨以上,合理利用硅灰实现资源的二次综合利用显得十分重要㊂Khan等[6]利用硅灰粒径小㊁反应性高于粉状燃料灰的特点,填充了水泥颗粒间的空隙,增大了混凝土的强度[7]及密实性,同时制备出一种基于三元混合水泥基体系优化开发的高性能混凝土㊂李青翠等[8]发现当工业硅灰和工业氧化铝的质量比为32ʒ68时,在1550ħ下采用原位反应烧结法进行烧结,制备的莫来石基陶瓷材料的抗弯强度为66MPa,显气孔率为24%㊂微晶玻璃又称陶瓷玻璃,是基础玻璃在热处理过程中经成核和晶化后形成的致密微晶相和玻璃相的多项复合体[9],同时具有玻璃和陶瓷的特性,因此被广泛应用于建筑装饰㊁电子㊁化工等领域㊂利用工业固体废弃物制备的微晶玻璃叫做矿渣微晶玻璃,其具有较高的抗折和抗弯强度㊁较高的硬度㊁较低的吸水率等性能,可用作建筑装饰材料㊁耐磨材料以及其他功能材料等[10-11]㊂罗云龙[12]利用花岗岩尾矿和高钛矿渣作为主原料,辅以少量晶核剂和助熔剂,采用整体析晶法制备出以闪角石和钙长石为主晶相的矿渣微晶玻璃,实现了固废100%利用㊂Wang等[13]利用钢铁厂高炉炉渣,采用熔融法制备了以透辉石为主晶相的CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)系矿渣微晶玻璃,其矿渣添加量可达70%(文中均为质量分数)㊂微晶玻璃的制备方法主要有整体析晶法㊁熔融浇筑法㊁烧结水淬法㊁溶胶-凝胶法四种[14]㊂目前,工业化生产微晶玻璃的方法大多为熔融浇筑法和烧结水淬法,这两种方法出现的时间较早,工艺流程体系也较为完善,但同时也存在一些弊端,如熔融浇筑法的熔融温度最高可达1600ħ,导致电能消耗过高,且在浇筑时存在大量安全问题,如浇筑时溅射以及模具放置须固定位置等;烧结水淬法需要先将原料熔融后水淬成粒径在7mm以内的玻璃颗粒作为母玻璃,水淬后会形成硬度较高且体积较大的块状固体,需进一步使用破碎机进行破碎,后经烧结㊁核化㊁晶化后方可制备成微晶玻璃,制备工艺复杂[15]㊂为了降低制备过程中的能耗以便为工业化生产提供便利条件,本文采用整体析晶法制备微晶玻璃,该方法具备多种优点,例如避免了烧结水淬法中的水淬步骤,同时无需对样品进行其他处理,具有节能㊁经济以及高固体废弃物利用率等特点[16]㊂本试验以工业硅灰为主要原料,配以适量化学纯CaO㊁Al2O3以及ZrO2等辅助原料制备微晶玻璃,并研究晶化温度对微晶玻璃性能的影响,对比不同晶化温度下微晶玻璃的理化性能㊂本研究可为工业硅灰的回收利用提供新途径,对降低微晶玻璃生产成本㊁促进资源循环利用以及尾矿治理具有重要的现实意义和经济效益㊂1㊀实㊀验1.1㊀原材料选用工业硅灰为主要原材料,辅以分析纯的CaO㊁Al2O3㊁ZrO2㊁H3BO3调整玻璃体系的网络结构㊂采用X荧光光谱仪测得硅灰的主要化学组成,如表1所示㊂微晶玻璃的原料配方参照CMAS系微晶玻璃的常用化学组分,表2为微晶玻璃的常用化学组成㊂表1㊀硅灰的主要化学组成Table1㊀Main chemical composition of silica ashComposition SiO2MgO Al2O3CaO K2O TiO2Fe2O3CuO Mass fraction/%92.92 1.390.83 2.17 1.790.030.330.01表2㊀微晶玻璃的常用化学组成Table2㊀Common chemical composition of glass-ceramicsComposition SiO2CaO Al2O3MgO K2O Fe2O3ZrO2H3BO3 Mass fration/%55.6321.3015.500.83 1.070.20 2.00 3.00图1为硅灰的XRD谱㊂由表1和图1可以看出,该硅灰由钙㊁硅和铝的氧化物构成,化学组成和微晶玻璃相似,因此用其制备微晶玻璃是可行的[11]㊂1.2㊀微晶玻璃的制备将称量好的粉料倒入球磨罐中,并按照去m(离子水)ʒm(锆球)ʒm(粉料)=1ʒ1ʒ1(质量比)加入配料,第3期钟康东等:晶化温度对硅灰微晶玻璃性能的影响1105㊀图1㊀硅灰的XRD 谱Fig.1㊀XRD pattern of silica fume 以400r /min 的转速球磨6h 得到混合浆料,将浆料放入在70ħ烘箱中烘干,过100目(150μm)筛得到精细的粉料㊂将该粉料移至Al 2O 3刚玉坩埚中并放入箱式炉中以5ħ/min 的速率升温至1400ħ,保温120min 使玻璃液充分熔融后随炉冷却至室温㊂图2为随炉冷却后得到的基础玻璃的XRD 谱,该基础玻璃的衍射峰为馒头峰,没有出现结晶峰,说明在随炉冷却的过程中玻璃未发生晶化,为玻璃态㊂将得到的基础玻璃以10ħ/min 的速率升温至900ħ并保温2h,充分核化后又以5ħ/min 的速率分别升温至1000㊁1050㊁1100㊁1150和1200ħ并保温2h 充分晶化,随炉冷却得到微晶玻璃㊂热处理工艺流程如图3所示㊂图2㊀基础玻璃的XRD 谱Fig.2㊀XRD pattern of basicglass 图3㊀热处理工艺流程Fig.3㊀Heat treatment process flow 1.3㊀表征及性能测试采用德国NETZSCH STA 449F3型差热分析仪对基础玻璃的热性能进行分析,升温速率为20ħ/min,升温过程中使用氮气气氛保护㊂采用日本D /max-2200PC 型X 射线衍射仪分析微晶玻璃的物相组成,条件为:Cu 靶,K α射线,电压40KV,电流40mA,扫描速率为4(ʎ)/min,扫描范围为10ʎ~80ʎ㊂选择样品自然断面的表面形貌,样品需要经过5%(体积分数)的氢氟酸溶液侵蚀10s,表面喷金处理后采用捷克VEGAⅡXMU 型扫描电镜对样品的微观结构进行分析㊂采用HV-1000型维氏硬度仪对尺寸约为5mm ˑ5mm ˑ5mm 的样品进行显微硬度测试,每个点在载荷500g 下保载10s,每个样品测试五次取平均值㊂利用Archimedes 排水法测试样品的体积密度㊂采用CMT4304型万能电子拉伸试验机对尺寸为5mm ˑ5mm ˑ40mm 的样品进行抗折强度测试,加载速度为1mm /min,跨距为30mm㊂2㊀结果与讨论2.1㊀热分析图4为基础玻璃的差热分析曲线㊂由图4中可以看出,在400和790ħ左右出现两个吸热峰,这是因为在熔融过程中升温速率稍大,部分杂质氧化物没有充分熔融,进行差热分析时部分残留杂质继续熔融,因此产生了吸热峰㊂在830ħ时,基线向着吸热方向变化,物质的比热增加,约在902ħ时该过程结束,以该台阶的两条外推基线分别做切线后连接两个切点的中间温度,即为玻璃化转变温度,约为866ħ,该方法称为差式扫描量热法[17]㊂当温度继续升高至1244ħ时,图4中有一个明显的放热峰,此放热峰对应基础玻璃的晶化放热温度㊂1106㊀玻㊀璃硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷核化温度的选取非常重要,它直接影响了晶化过程的进行和微晶玻璃的性能㊂普遍认为核化温度比玻璃转变温度T g 高50~100ħ[18-19],根据前期微量试验及差热分析结果,将核化温度设定为900ħ,核化时间为2h 以保证充分形核㊂为了探究微晶玻璃的最佳晶化温度以及微晶玻璃晶相的变化过程,设定晶化温度区间为1000~1200ħ,晶化时间为2h㊂2.2㊀物相组成分析图5为不同晶化温度下微晶玻璃的XRD 谱,五个晶化温度下该微晶玻璃的主晶相均为钙长石(CaAl 2Si 2O 8)㊂比较五个不同晶化温度下的微晶玻璃可以发现,当晶化温度为1000和1050ħ时没有明显的特征峰出现,这表明微晶玻璃中没有明显的晶体结构,原子之间的排列无规律㊂当晶化温度升高至1100ħ时,其衍射峰强度相较于1000和1050ħ下大幅增加,1100ħ时微晶玻璃开始析出钙长石相㊂随着温度升高,当晶化温度为1150ħ时,钙长石的衍射峰强度明显增强,这说明有大量的钙长石生成㊂当温度升高至1200ħ时,钙长石的衍射峰强度又相对减弱,这可能是较高的晶化温度引起化学反应速率增大,导致部分晶体溶解或结晶度不高等现象发生,表现为衍射峰强度略有下降,即较高的晶化温度抑制了钙长石的析出㊂图4㊀基础玻璃的DSC 曲线Fig.4㊀DSC curve of basic glass㊀图5㊀不同晶化温度下微晶玻璃的XRD 谱Fig.5㊀XRD patterns of glass-ceramics at different crystallization temperatures2.3㊀形貌分析图6为不同晶化温度下微晶玻璃的SEM 照片㊂分析图5可知,热处理后的微晶玻璃中均生成了晶相物质㊂由图6(a)㊁(b)可知,晶化温度为1000和1050ħ的微晶玻璃中都生成了小块状晶粒,镶嵌在玻璃基体中,整体形貌特征不明显㊂当晶化温度为1100ħ时,微晶玻璃中块状晶粒开始长大,成为柱状晶体(见图6(c)),随着晶化温度的升高,微晶玻璃中晶粒数量以及晶体尺寸均发生变化,玻璃相含量降低㊂当晶化温度升高到1150ħ时,玻璃相进一步减少,棒状晶体继续长大,块状和棒状晶体同时存在且自由分布(见图6(d))㊂当晶化温度升高到1200ħ时,微晶玻璃中的柱状微晶相较于1150ħ时在长度上明显有所下降,且出现结晶不饱和的情况,同时较高的温度加大了原子或分子的扩散速率,因此会形成一定的晶体缺陷,导致晶体结晶度不高或结晶不均匀(见图6(e))㊂由上述分析可知,晶化温度对微晶玻璃中的晶体形状和分布状态有着重要影响,且呈正相关㊂当晶化温度较低时,玻璃内部几乎未发生晶化,只出现了微小的晶粒;随着晶化温度的升高,玻璃基体黏度下降,晶体内原子或分子具有更高热能并发生扩散,加大了物质的扩散速率[19],进而促使晶体长大直至发育完善,由块状纵向生长成针状晶体,最后生长成长棒状晶体,这说明晶化温度的升高有利于长棒状晶体的生成[20],但当温度高于最佳晶化温度后,较大的扩散速率会导致结晶不均匀或者结晶度不高,所以过高的温度反而会对晶体的生长有负面影响㊂2.4㊀晶化温度对微晶玻璃物化性能的影响图7为不同晶化温度下微晶玻璃的密度测试结果㊂由图7可知,微晶玻璃的平均体积密度约为2.71g /cm 3,在1150ħ的晶化温度下时达到最大值,为2.88g /cm 3㊂随着烧结温度的升高,微晶玻璃的致密性增强,这是因为温度升高降低了玻璃体系的黏度,加速了微晶玻璃的致密化过程,使分子间空隙减小,从而第3期钟康东等:晶化温度对硅灰微晶玻璃性能的影响1107㊀增大了体积密度㊂微晶玻璃的主晶相大多为钙长石相或硅灰石相,且晶相所含比例较大,所以微晶玻璃的密度接近钙长石相的相对密度,钙长石的密度约为2.60~2.76g /cm 3,硅灰石的密度约为2.78~2.91g /cm 3㊂图6㊀不同晶化温度下微晶玻璃的SEM 照片Fig.6㊀SEM images of glass-ceramics at different crystallization temperatures 图8为不同晶化温度下微晶玻璃的维氏硬度和抗折强度㊂由图8可以看出,在1150ħ的晶化温度条件下,微晶玻璃的机械性能最好,维氏硬度和抗折强度达到最大值,分别为845.62HV 0.5和93.58MPa㊂微晶玻璃的维氏硬度与内部晶体的结构有较大的关系,微晶玻璃的主晶相为钙长石,在钙长石结构中,硅酸四面体和铝酸四面体交替连接形成链状结构,这种三维结构使钙长石具有一定的耐热性和机械强度㊂随着晶化温度的升高,微晶玻璃的晶化程度升高,晶体发育良好且分布均匀,有利于提高维氏硬度,但温度继续升高,晶体生长速度过快,增加了晶体缺陷的形成以及结晶不均匀的概率,因此微晶玻璃的维氏硬度会有所下降,图7中微晶玻璃的体积密度在1200ħ时略有下降的原因亦是如此㊂图7㊀不同晶化温度下微晶玻璃的体积密度Fig.7㊀Bulk density of glass-ceramics at different crystallizationtemperatures 图8㊀不同晶化温度下微晶玻璃的维氏硬度和抗折强度Fig.8㊀Vickers hardness and flexural strength of glass-ceramics at different crystallization temperatures图9为不同晶化温度下微晶玻璃的耐酸碱度㊂由图9可知,随着晶化温度的升高,在10%的H 2SO 4溶液中沸煮30min 后,微晶玻璃的质量损失逐渐减小;而于10%的NaOH 溶液中沸煮30min 后的微晶玻璃质1108㊀玻㊀璃硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷量损失变化不大,这是由于在晶化过程中,玻璃的网络结构会发生改变,形成稳定的微晶结构,同时随着晶化温度的升高,硅酸盐结构的稳定性会增强,使得玻璃更难受酸碱侵蚀㊂然而,当晶化温度继续升高时,网络结构开始发生变化,高温下的晶化过程可能引起晶体生长和晶粒聚集,从而使网络结构变得更加疏松和不均匀㊂测试结果表明微晶玻璃在酸性条件下比碱性溶液的质量损失要大,这是因为钙长石属于碱性硅酸盐,其在酸性条件下比碱性条件下更容易受到腐蚀,因此在酸性条件下质量有所减少,与测试结果相对应㊂图9㊀不同晶化温度下微晶玻璃的耐酸碱度Fig.9㊀Acid and alkali resistance of glass-ceramics at different crystallization temperatures3㊀结㊀论1)以工业硅灰为主要原料成功制备了主晶相为钙长石的微晶玻璃㊂结果表明,微晶玻璃主晶相的种类不随晶化温度的升高而改变,但晶相的含量有所变化,其规律为随着晶化温度的升高,钙长石含量先增加后略有减少㊂2)当晶化温度较低时,微晶玻璃内部几乎没有晶体析出,大面积为玻璃相㊂随着晶化温度的升高,微晶玻璃中晶体逐渐由碎块状晶粒长大成针状或长棒状晶体,后发育完全,晶化温度的升高加快了分子运动与扩散,有利于晶体的长大,并能影响晶相与玻璃相在微晶玻璃中的分布状态㊂晶化温度过高会加大扩散速率㊁晶体生长速度和热应力,从而增加晶体缺陷的形成概率,使结晶度不均匀㊂3)当核化温度为900ħ㊁晶化温度为1150ħ时,制备的硅灰微晶玻璃的机械性能最佳,此时其维氏硬度为845.62HV0.5,抗折强度为93.58MPa,体积密度为2.88g/cm3㊂参考文献[1]㊀孙㊀宁,李俊翰,杨绍利,等.铁合金冶炼副产物微硅粉的性能及用途[J].河南化工,2017,34(4):7-10.SUN N,LI J H,YANG S L,et al.Properties and application of silica fume from the ferroalloy smelting by-product[J].Henan Chemical Industry,2017,34(4):7-10(in Chinese).[2]㊀王㊀杰.工业硅生产过程中副产物微硅粉的形成机理及其提纯工艺的研究[D].昆明:昆明理工大学,2020.WANG J.Study on the formation mechanism of microsilica powder as a by-product of industrial silicon production and its purification process[D].Kunming:Kunming University of Science and Technology,2020(in Chinese).[3]㊀王㊀杰,魏奎先,马文会,等.工业微硅粉应用及提纯研究进展[J].材料导报,2020,34(23):23081-23087.WANG J,WEI K X,MA W H,et 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氧化铈对CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃烧结和性能的影响成钧;陈国华;刘心宇;徐华蕊【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2010(020)003【摘要】采用烧结法制备添加氧化铈的CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃材料,并对其进行差热分析(DTA)、X射线衍射分析、扫描电镜(SEM)观察和性能测试.结果表明:添加少量氧化铈能够降低玻璃的玻璃转变温度和析晶峰值温度,促进玻璃粉体的烧结致密化,但氧化铈加入量过多将会阻止玻璃的烧结和晶化;氧化铈的最佳添加量(质量分数)为5%;随着氧化铈含量的增加,样品的介电常数呈"N"字形变化,而样品的介电损耗则表现为先减小后稍微增加的变化趋势.样品的热膨胀系数随氧化铈含量的增加基本呈下降趋势.添加5%氧化铈的样品在925 ℃烧结后,其相对密度达99.1%,其介电常数、介电损耗和热膨胀系数分别为6.7、0.09%和3.42×10-6 K-1.【总页数】6页(P534-539)【作者】成钧;陈国华;刘心宇;徐华蕊【作者单位】桂林电子科技大学,信息材料科学与工程系,桂林,541004;桂林电子科技大学,广西信息材料重点实验室,桂林,541004;桂林电子科技大学,信息材料科学与工程系,桂林,541004;桂林电子科技大学,广西信息材料重点实验室,桂林,541004;桂林电子科技大学,信息材料科学与工程系,桂林,541004;桂林电子科技大学,广西信息材料重点实验室,桂林,541004;桂林电子科技大学,信息材料科学与工程系,桂林,541004;桂林电子科技大学,广西信息材料重点实验室,桂林,541004【正文语种】中文【中图分类】TQ171【相关文献】1.热处理温度对CaO-Al2O3-SiO2系粉煤灰微晶玻璃析晶及性能的影响 [J], 曹超;彭同江;孙红娟;丁文金2.Fe2O3含量对CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃显微组织与力学性能的影响 [J], 任祥忠;张卫;章勇;张培新;刘剑洪3.冷却工艺对CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃强度及热膨胀性能的影响 [J], 王文举;周竹发4.热处理对CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃性能影响 [J], 李国晶;赵淑金;杨涵崧;刘文斌5.Fe2O3含量对CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃显微组织与力学性能的影响 [J], 任祥忠;张卫;章勇;张培新;刘剑洪;因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

晶化温度对R2O-CaO-MgO-AI2O3-SiO2-Fe2O3系微晶玻璃析晶与性能的影响钟家卫薛静雯黄永前（四川大学材料科学与工程学院成都610065）摘要用熔融法制备了R2O-CaO-MgO-Al2O3-SiO2-Fe2O3系花岗岩废渣微晶玻璃。

利用差示扫描量热法（DSC）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等研究了晶化温度对微晶玻璃析晶和性能的影响。

结果表明：765P、815OC晶化2 h,试样主晶相为透辉石；815t晶化后试样显微硬度达到最大值为7.67GPa o865晶化2h,试样主晶相为透辉石和磁赤铁矿。

940七晶化2h,试样主晶相为磁赤铁矿和闪石，抗弯强度达到最大值为89.48MPa。

关键词花岗岩废渣；微晶玻璃；晶化温度；力学性能中图分类号：TQ171文献标识码：A文章编号：1003-1987（2020）09-0008-05Effect of Crystallization Temperature on Crystallization andProperties of R2O-CaO-MgO-Al2O3-SiO2-Fe2O3System Glass-ceramicsZHONG Jiawei,XUE Jingwen,HUANG Yongqian(College ofMaterial Science and Engineering,Sichuan University,Chengdu610065,China) Abstract:R2O-CaO-MgO-Al2O3-SiO2-Fe2O3system granite wastes glass-ceramics were prepared by melting method.The effect of crystallization temperature on crystallization and properties of glass­ceramics were studied by differential scanning calorimetry(DSC),X-ray diffraction(XRD)and scanning electron microscopy(SEM),etc.The results show that the main crystalline phase was diopside when crystallize at765°C and815°C for2h.After crystallization at815°C,the microhardness of the sample reached the maximum of7.67GPa.The main crystalline phase were diopside and maghemite when crystallize at865°C for2h.The main crystalline phase were richterite and maghemite when crystallize at 940°C for2h,and the flexural strength of the sample reached the maximum of89.48MPa.Key Words:granite wastes,glass-ceramics,crystallization temperature,mechanical properties0引言微晶玻璃是通过基础玻璃的结晶而制备的陶瓷材料，结晶过程包括成核和晶体生长。

CaO—Al2O3—SiO2系统微晶玻璃表面析晶机理分析制备了以钼渣为主要原料，以TiO2，ZrO2，Cr2O3，ZnO作晶核剂的微晶玻璃，研究了不同晶核剂对微晶玻璃析晶的影响。

采用SEM、XRD等分析技术对CaO-Al2O3-SiO2系钼尾矿微晶玻璃的表面形貌和析晶进行了探讨。

结构表明ZnO、ZrO2、Cr2O3和TiO2均能促进玻璃晶化，对该体系TiO2作为晶核剂的效果最佳，主晶相为硅灰石。

标签：钼渣；晶核剂；微晶玻璃为了能得到分布均匀、整体析晶的微晶玻璃，以保证材料的良好使用性能，除了要选择合适的玻璃组成外，还必须选择合适的晶核剂，迄今己有多种类型的晶核剂进入使用，其作用机理也各异。

CaO-Al2O3-SiO2三元系统通常认为比较理想的晶核剂有TiO2、Cr2O3、CaF2、ZrO2、ZnO等。

通过对结晶器内渣膜的观察发现，有些组分的固态渣膜内有气孔产生，产生的气孔将增大热阻，从而减小对铸坯传热，利于易裂钢种的冶炼，固态渣膜有良好的传热性能，熔渣内不应有高熔点的晶体析出。

这因为晶体的析出会增大熔渣的粘度，使熔渣的润滑变差，铸坯可能出现纵裂，并且晶体的析出会降低熔渣的传热能力。

针对这一现象，固态渣膜气孔多、凝固温度低、液态渣膜厚的保护渣有助于控制渣膜的传热和促进铸坯的润滑，为寻找具有这种功能保护渣，研究不同组分保护渣的凝固收缩性能显得很重要。

1 实验方法本设计主要通过测试不同氟含量、不同碱度CaO-Al2O3-SiO2保护渣系的结晶体、玻璃体的密度，评价不同组分的保护渣凝固过程中的收缩情况。

同时结合与保护渣结晶性能相关的指标定性评价保护渣的凝固收缩特性。

将1300℃下的熔融渣，直接置于空气中，冷却后得到结晶体；将熔渣倒入油中，冷却后即得到玻璃体。

分别测定密度及體积变化率，并对结晶体和玻璃体在不同冷却速度下进行对比试验。

实验原料为葫芦岛杨家杖子钼矿尾矿，本体系属于CaO-Al2O3-SiO2系，经过优化配比，最后钼渣的掺入量定为90%，在此基础上分别加入不同量的TiO2，ZrO2，Cr2O3，ZnO作晶核剂，将混合均匀的配合料放在石墨模具中，在1480℃熔化并均化2h，经过高温成型、在500℃保温1h退火。