热处理制度对LZAS系微晶玻璃析晶行为的影响

采用烧结法制备了Li2O-ZnO-Al2O3-SiO2 (LZAS)系微晶玻璃.采用DTA曲线初步确定了LZAS系微晶玻璃的成核和晶化温度范围,再用传统方法确定其最佳热处理制度.分别研究了核化温度、核化时间和晶化温度对LZAS系微晶玻璃析晶行为的影响.此外,还对比分析了两步和一步热处理制度对此玻璃析晶行为的影响.研究结果表明:核化温度和核化时间严重影响LZAS微晶玻璃的结晶度,对析出物相种类影响较小;晶化温度对LZAS微晶玻璃析出晶体的种类、晶粒的大小和晶体尺寸的均匀性有重要影响;两步法和一步法热处理对析出晶相的种类和材料的微观结构影响不大,但经历两步法热处理析出晶体的数量更多;LZAS系微晶玻璃在热处理过程中产生了2种相变:方石英转化为β-石英固溶体,γⅡ-LZS转化为γ0-LZS.     

复合晶核剂对黄磷炉渣微晶玻璃析晶的影响

以黄磷炉渣为主要原料,通过添加不同种类的复合晶核剂,采用熔融法制备了黄磷炉渣微晶玻璃.借助化学热力学软件FactSage 6.4模拟计算晶相类型,借助Kissinger方程分析析晶能力,利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)进行验证.结果表明:相比添加单一晶核剂TiO2,复合晶核剂TiO2+CaF2或复合晶核剂TiO2+P2O5均能够降低黄磷炉渣基础玻璃的析晶活化能E,促进其析晶,复合晶核剂TiO2+Cr2O3能够提高黄磷炉渣基础玻璃的析晶活化能E,抑制其析晶;无论添加单一晶核剂TiO2,还是添加复合晶核剂TiO2+CaF2、复合晶核剂TiO2+P2O5或复合晶核剂TiO2+Cr2O3,黄磷炉渣微晶玻璃晶相类型相同,主晶相为硅灰石(CaSiO3),副晶相为铝透辉石(Ca(Mg,Al)(Si,Al)2O6)和氟磷灰石(Ca5(PO4)3F),这与化学热力学软件FactSage 6.4模拟计算结果基本一致.     

热处理温度对Na2O-K2O-ZnO-SiO2微晶玻璃析晶行为和性能的影响

以P2O5为形核剂制备了Na2O-K2O-ZnO-SiO2 (NKZS)透明微晶玻璃,研究了热处理温度对NKZS微晶玻璃的析晶行为、可见-近红外透过率和抗弯强度的影响.结果表明,在NKZS玻璃中,表面析晶和体积析晶同时存在.热处理温度低于750℃时,NKZS微晶玻璃表面析晶较显著,抗弯强度随热处理温度的升高而明显增强,可见-近红外透过率随热处理温度变化较小;温度高于750 ℃时,主要为体积析晶,其力学性能和可见-近红外透过率随热处理温度升高急剧降低.     

TiO2对自然冷却黄磷炉渣微晶玻璃析晶行为的影响

以自然冷却黄磷炉渣为主要原料,采用熔融法制备CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃,并借助DTA、XRD、SEM等分析了TiO2作为晶核剂对微晶玻璃析晶及其性能的影响规律.利用修正后的Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程初步计算微晶玻璃样品的析晶活化能E及晶体生长指数n.结果表明:自然冷却黄磷炉渣中固有的晶核剂可有效的促进CaO-Al2O3-SiO2系统的析晶,炉渣固有的TiO2可促进大量晶核的形成,晶化指数达到4.84,随着TiO2的加入,系统的析晶活化能由126.1483 kJ/mol增加到363.8206 kJ/mol,而晶化指数变为3.24.晶化机制由体积析晶变为二维析晶.主晶相的种类没有随TiO2量的增加而改变,均为硅灰石(CaSiO3)和钙铁辉石((Ca,Fe) SiO3).     

热处理制度对透辉石微晶玻璃析晶与导热性能的影响

以SiO2、CaO和MgO为主要原料,采用传统高温熔融工艺制备了基础玻璃,并通过一步析晶热处理工艺制备了透辉石微晶玻璃.利用X射线衍射仪、电子扫描显微镜和激光导热仪分别研究了热处理温度和时间对透辉石微晶玻璃析晶和导热性能的影响.结果表明:随着热处理温度的升高,微晶玻璃的结晶度增加,晶粒尺寸增大,导热系数先增大后减小;随着热处理时间的延长,微晶玻璃的晶粒尺寸增大,导热系数先增大后减小.当热处理温度890℃,热处理时间120 min,升温速率为10℃/min,微晶玻璃晶粒尺寸为0.3～0.4μm,结晶度为79;,导热系数达到最大值2.59 W/(m·K).     

高性能铁磁性微晶玻璃析晶机理及磁性研究

以白云鄂博东尾矿及粉煤灰等固体废弃物为主要原料制备得到了性能优异的微晶玻璃.利用X射线衍射仪(XRD)及高分辨率透射电镜(HRTEM)等测试手段揭示了微晶玻璃的形核及析晶过程.结果表明,热处理过程中磁铁矿晶核首先析出,主晶相辉石相可在磁铁矿晶核上生长.通过调整氧化铁含量可改变微晶玻璃的析晶、物化及磁学特性.随氧化铁含量的增加,微晶玻璃的析晶特性及物化性能均有所降低,但磁学特性有所提高.在高氧化铁含量的微晶玻璃中,磁铁矿相与辉石相可以同时存在,微晶玻璃的磁性主要来源于磁铁矿相.     

铁酸铋微晶玻璃的析晶行为及介电性能研究

采用整体析晶法制备了铁酸铋微晶玻璃,通过XRD、DSC、FT-IR、Raman、SEM与电性能测试,研究了不同熔融温度对微晶玻璃的物相组成、微观结构及介电性能的影响.研究结果表明,不同熔融温度的微晶玻璃由非晶态的Bi2O3、Fe2O3和晶态的BiFeO3、Bi2Fe4O9组成.在较低的熔融温度时,微晶玻璃中还存在晶态的Bi2O3.在较高的熔融温度时,存在Bi25FeO40相.1070℃熔融的微晶玻璃于600℃晶化12h后,晶粒尺寸均匀,相比于BiFeO3陶瓷具有更高的介电常数(～ 100),更低的介电损耗(～0.14).铁酸铋微晶玻璃特殊的结构降低了漏导电流,测得饱和的电滞回线,饱和极化强度为1.0 μC/cm2.     

CaF2对自然冷却黄磷炉渣微晶玻璃析晶行为影响

借助DTA、SEM、XRD等分析测试手段,研究氟化钙晶核剂含量对自然冷却态黄磷炉渣微晶玻璃析晶及其性能的影响规律.利用修正后的JMA方程计算微晶玻璃的析晶活化能E及晶体生长指数n动力学参数.结果表明:CaF2晶核剂的引入可以促进微晶玻璃的析晶,改变析晶峰温度和活化能.随着CaF2进一步添加并不能改变主晶相(硅灰石)类型,而是生成新的CaF2晶相,同时改晶粒尺寸.当添加2.5wt; CaF2时,微晶玻璃的析晶动力学参数最优,产品性能优异,可以作为优良的建筑装饰材料.     

云母/莫来石可加工微晶玻璃的制备与析晶

通过调整SiO2-MgO-Al2O3-K2O-F基础玻璃的组成和热处理条件,制备了云母/莫来石复合可加工微晶玻璃.应用扫描电子显微镜和X射线衍射技术研究了可加工微晶玻璃的析晶特征.结果表明:添加3.0;ZnO(质量分数)的基础玻璃析出了锌尖晶石相,而锌尖晶石的析出抑制莫来石相的形成,没有得到云母/莫来石复合材料.当玻璃中添加3.0;的V2O5后,在试样中同时析出莫来石和云母晶体,但没有形成莫来石/云母复合的组织.含V2O5 8.0;的玻璃在等温析晶中,从表面析出莫来石和粗大枝状的云母晶体,云母间相互交错程度较低,只有在随炉升温的情况下,云母晶体以莫来石相为核心异质生长,形成均匀分布的云母/莫来石复合微晶玻璃材料.     

不同冷却方式黄磷炉渣微晶玻璃析晶动力学研究

以水淬黄磷炉渣和自然冷却态黄磷炉渣为研究对象,采用熔融法制备CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃.通过差热分析、X射线衍射和扫描电镜,并利用修正后的Johnson-Mehl-Avrami (JMA)方程和Augis-Bennett方程,分析了不同冷却方式下黄磷炉渣制备微晶玻璃的析晶规律.结果表明:不同冷却方式对微晶玻璃的析晶行为有所不同,水淬黄磷炉渣微晶玻璃的析晶活化能E为352.609 kJ/mol,自然冷却黄磷炉渣微晶玻璃的析晶活化能E为405.685kJ/mol;两种不同冷却方式的黄磷炉渣微晶玻璃的晶化机制均为三维体积晶化.水淬黄磷炉渣微晶玻璃中主晶相为硅灰石(CaSiO3)并含有少量的石英矿物;自然冷却黄磷炉渣微晶玻璃中主晶相为钙蔷薇辉石类(Ca(Mn2,Ca)Si2O6)和含铁硅灰石类固溶体((Ca,Fe) SiO3).以自然冷却渣制备的微晶玻璃性能优于水淬渣制备出的微晶玻璃.     

烧结法制备高炉渣CMAS系统微晶玻璃的研究

利用高炉渣及其它辅助原料制备基础玻璃,采用一步烧结法制备主晶相为辉石的CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)微晶玻璃.综合运用DSC,XRD以及场发射扫描电子显微镜等测试手段,分析热处理制度对高炉渣CMAS微晶玻璃的析晶行为及性能的影响.结果表明:随着热处理温度上升,微晶玻璃的主晶相均为辉石,次晶相均为长石,晶相析出量增加,微晶玻璃的体积密度及抗折强度均呈现先增后减趋势.随着热处理时间增加,微晶玻璃的体积密度及抗折强度均呈现下降趋势.当热处理温度为1020 ℃,晶化时间30 min时,样品的机械性能最好,体积密度为2.690 g·cm-3,抗折强度为67.00 MPa.     

模拟熔融态黄磷炉渣制备微晶玻璃析晶规律研究

以SiO2-Al2O3、Na2O-SiO2-Al2O3 、K2O-SiO2-Al2O3、CaO-SiO2-Al2O3和MgO-SiO2-Al2O3五种混合辅料为研究对象,采用液-固混合法与热态黄磷炉渣进行高温混熔直接制CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃.通过Factsage、差热分析和X射线衍射,并利用修正后的Johnson-Mehl-Avrami (JMA)方程,分析了不同辅料在高温下与热态黄磷炉渣混熔制备微晶玻璃的析晶规律.结果表明:混合辅料SiO2-Al2O3出现液相的最低温度为1595℃,而当加入碱金属或碱土金属作助熔剂时辅料的熔融液相温度均大幅降低.添加Na2O-SiO2-Al2O3辅料后制备出的微晶玻璃析晶活化能E为192.8718 kJ/mol,而添加K2O-SiO2-Al2O3辅料后其析晶活化能明显增加为306.4335 kJ/mol.当助熔剂为CaO和MgO时,其析晶活化能接近,分别为376.7427 kJ/mol和372.0462 kJ/mol.在五种混合辅料直接添加到热态黄磷炉渣制备微晶玻璃过程中,K2O-SiO2-Al2O3和CaO-SiO2-Al2O3辅料均出现目标主晶相为硅灰石(CaSiO3)的物相.综合考虑析晶活化能和物相组成,以K2O-SiO2-Al2O3为混合辅料直接加入热态黄磷炉渣制备出的微晶玻璃优于其它混合辅料的直接添加.     

偏磷酸钙玻璃陶瓷的结晶化研究

以Ca(H2PO4)2·H2O和H3PO4为原料,按0.45的Ca/P物质的量比制备了偏磷酸钙玻璃,在300～700 ℃对玻璃进行热处理,获得了偏磷酸钙玻璃陶瓷.利用XRD、FT-IR等研究了玻璃结晶化过程中的结构变化,利用SEM观察了玻璃陶瓷的微观形貌.结果表明:玻璃陶瓷中的结晶相为纯的β-Ca(PO3)2;玻璃结晶过程伴随温度提高逐渐发生,在400 ℃保温3 h已经形成了β-Ca(PO3)2晶体相;温度提高,玻璃陶瓷红外光谱的精细结构明显;随结晶化温度升高和保温时间延长,玻璃陶瓷中结晶相形貌由纤维状变为晶界明显紧密排布的短棒状晶粒.     

P2O5对CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶的影响

采用熔融法制备了不同P2O5含量的CaO-MgO-Al2O3-SiO2玻璃样品,研究了P2O5对该系微晶玻璃析晶的影响规律.结果表明:在所研究的CaO-MgO-Al2O3-SiO2玻璃中,P2O5的最大溶解量在10.0;质量分数左右,超过其饱和溶解度后将析出α-磷酸钙相.玻璃中添加4.0;质量分数P2O5时以表面析晶为主,析出晶体为钙长石和少量硅灰石.随着P2O5含量的提高, α-磷酸钙逐渐析出,同时钙长石和硅灰石的析出逐渐降低.进一步提高P2O5含量抑制了玻璃的表面析晶,促进了玻璃的分相和整体析晶.当P2O5的含量达到10;时,玻璃以整体析晶为主,在分相区内外区域析出晶体的形态非常相似,均呈现为细小粒状.     

铵浸钢渣熔融还原提铁制备微晶玻璃研究

利用氯化铵浸出钢渣,可有效浸取Ca元素并就地固定CO₂制备碳酸钙,浸出后的铵浸渣由于CaO含量的降低,无需加入大量的改质剂就能还原提铁并制备微晶玻璃。基于此,引入热力学计算,对铵浸钢渣提铁并制备微晶玻璃的可行性进行探究,初步结果表明铵浸钢渣与40wt%的SiO₂混合后进行提铁,铁的还原率高达98.47%,且还原渣物相主要为透辉石;由还原渣制备得到的基础玻璃在800℃下核化1 h,960℃下晶化1 h,得到微晶玻璃,其主晶相为透辉石,并夹杂部分钙长石;基础玻璃析晶活化能为597.4 kJ/mol,晶体生长指数均小于3,为表面析晶。     

Fe2O3对CaO-Al2O3-MgO-SiO2系微晶玻璃析晶及断裂特性的影响

采用熔融法,利用纯化学试剂制备了CaO-A12O3-MgO-SiO2 (CAMS)系微晶玻璃,利用DTA、XRD、拉曼光谱仪等研究了Fe2O3对微晶玻璃析晶特性的影响规律,微晶玻璃的物化性能由抗折强度、杨氏模量、剪切模量、泊松比、维氏硬度等进行评价.结果表明,微晶玻璃的析晶特性随着Fe2 O3含量的增加而增强,对应母体玻璃中首先出现富铁相,进而促进辉石主晶相的析出.微晶玻璃的断裂特性及裂纹扩展方式均随析晶度的提高得到明显改善.但过量的Fe2O3添加则对微晶玻璃的析晶特性无明显影响,反而降低了玻璃相的致密性.微晶玻璃的耐酸性、抗折强度、杨氏模量及剪切模量均呈现先增加后降低的趋势,微晶玻璃的Fe2 O3含量为6.6wt;时综合性能最优.     

复合晶核剂CaF2和P2O5对黄磷炉渣微晶玻璃晶化行为影响

以自然冷却黄磷炉渣为主要原料,采用熔融法制备了黄磷炉渣微晶玻璃.利用FcatSage6.4热力学软件模拟计算了晶核剂元素F和P的热力学平衡状态;采用差热分析(DTA)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等研究了以CaF2和P2O5(以KH2PO4的形式引入)作为复合晶核剂对黄磷炉渣微晶玻璃晶化行为及性能的影响.结果表明:复合晶核剂CaF2+ P2O5加入量为0.98wt; +0.98wt;时,黄磷炉渣微晶玻璃的析晶活化能E最小,析晶效果最优;当温度达到1350℃时,62.46wt;的F存在于液渣相中,29.36wt;的F以固态纯物质的形式存在,8.18wt;的F以气体状态存在,P元素全部以固态纯物质Ca3(PO4)2的形式存在;随着CaF2和P2O5加入量的增大,主晶相的类型并不发生改变,均为B-硅灰石.     

利用含铝废渣合成的堇青石结构表征

采用铝型材厂工业废渣,滑石粉和粘土为主要原料合成堇青石材料,用XRD和SEM法表征各样品的晶相结构和显微结构;用Rietveld Quantification内标半定量法确定各晶相的含量;用Philips X'pert plus软件确定各晶相的晶胞参数.实验结果表明:除晶胞参数发生微小变化外,合成的堇青石结构与单晶相同,属六方晶系,p6/mcc空间群;除堇青石相外,体系内还出现莫来石固溶体相和镁铝尖晶石相,他们的含量和晶胞参数也相应的进行了表征.