Na2O和CaO含量对氟闪石玻璃陶瓷反应析晶的影响

论文摘要

氟闪石玻璃陶瓷作为重要的玻璃陶瓷体系之一,是将特定组成的基础玻璃,在加热过程中通过控制晶化而制得的一类含有大量微晶相及玻璃相的多晶固体材料。氟闪石晶体具有链状结构,链间作用力较弱,和氟云母一样,在外力作用下很容易沿链间解理,使得氟闪石玻璃陶瓷具有良好的可加工性。氟闪石玻璃陶瓷具有均匀且低的热膨胀特性及良好的可加工性,在工程、电子及生物医学等领域得到广泛的应用,具有广阔的发展空间。传统工艺采用熔融析晶法制备氟闪石玻璃陶瓷,首先要熔制特定组成的氟硅酸盐玻璃,再对其热处理使氟闪石晶体从玻璃中析出。要使玻璃析晶,其组成通常是按析出晶体的化学组成或是它的固溶体组成配制；玻璃陶瓷析晶时最终析出的稳定相往往是通过中间相转变而来,并不是从玻璃中直接析出。新的工艺采用反应析晶烧结法来制备氟闪石玻璃陶瓷,该工艺直接以普通钠钙废玻璃为主要原料,加入氟云母晶体粉末,通过烧结时氟云母和钠钙玻璃间的反应析出氟闪石制备成氟闪石玻璃陶瓷。摒弃了氟闪石晶体要从氟硅酸盐玻璃中析出的传统思路,因而不必专门熔制特定组成的氟硅酸盐玻璃,具有工艺简单,生产成本低等优点,是一项全新的玻璃陶瓷制备技术。玻璃组成对玻璃陶瓷的烧结和析晶影响很大,研究钠钙玻璃中Na2O和CaO含量变化对氟闪石玻璃陶瓷烧结和反应析晶的影响,能够丰富玻璃反应析晶理论：也极有可能得到一种新的玻璃组分配方,为解决目前存在的直接使用废玻璃制备的玻璃陶瓷密度和强度较低提供一条新途径,具有重要的理论意义和实用价值。为了研究玻璃中Na2O和CaO含量对氟闪石玻璃陶瓷反应析晶的影响,本文进行了三组不同实验。用x射线衍射(XRD)对烧结后得到的玻璃陶瓷进行了分析发现,当Na20含量低于6%随着玻璃中Na20含量的增加生成主晶相透辉石及顽辉石,随Na2O添加量的增加超过6%,析出了氟闪石；CaO有利于玻璃相粘度的降低和相对密度增加,随CaO加入量增加烧结温度降低。CaO加入量为3wt%,氟云母含量不变,生成顽辉石；CaO加入量超过3wt%,氟云母含量随着CaO含量的增加而减少,并生成了透辉石。对产物进行扫描电镜(SEM)分析发现,Na20含量为9%没有加入CaO的样品由玻璃相和杆状氟闪石晶体构成,基本完成致密化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 玻璃陶瓷
• 1.1.1 玻璃陶瓷的分类
• 1.1.2 玻璃陶瓷的制备工艺
• 1.2 玻璃陶瓷析晶及影响因素
• 1.2.1 玻璃陶瓷析晶
• 1.2.2 影响因素
• 1.3 氟闪石玻璃陶瓷
• 1.3.1 氟闪石玻璃陶瓷组成
• 1.3.2 氟闪石玻璃陶瓷的制备和析晶
• 1.4 本文的选题背景及研究内容
• 1.4.1 课题的提出
• 1.4.2 本课题研究的主要内容
• 第二章 实验方法
• 2.2
• 2.2.1 玻璃试样的制备
• 2.2.2 玻璃陶瓷的制备
• 2.3 性能测试及显微结构分析
• 2.3.1 差热（DTA）分析
• 2.3.2 密度测试
• 2.3.3 X射线衍射（XRD）法分析
• 2.3.4 显微结构分析
• 2.3.5 能谱分析
• 第三章 实验结果与分析
• 3.1 玻璃的熔制结果
• 3.2 CaO含量对氟闪石玻璃陶瓷反应析晶的影响
• 3.2.1 DTA分析
• 3.2.2 CaO对致密化的影响
• 3.2.3 XRD分析
• 3.2.4 显微结构分析
• 3.2.5 能谱分析
• 3.2.6 机理分析
• 2O含量对氟闪石玻璃陶瓷反应析晶的影响'>3.3 Na₂O含量对氟闪石玻璃陶瓷反应析晶的影响
• 3.3.1 DTA分析
• 2O对致密化影响'>3.3.2 Na₂O对致密化影响
• 3.3.3 XRD分析
• 3.3.4 显微结构分析
• 3.3.5 能谱分析
• 3.3.6 机理分析
• 3.4 Na2O/CaO对氟闪石玻璃陶瓷反应析晶的影响
• 3.4.1 DTA分析
• 2O/CaO对致密化的影响'>3.4.2 Na₂O/CaO对致密化的影响
• 3.4.3 XRD分析
• 3.4.4 显微结构分析
• 3.4.5 能谱分析
• 3.4.6 机理分析
• 本章小结
• 第四章 温度条件对氟闪石玻璃陶瓷反应析晶的影响
• 4.1 温度对氟闪石玻璃陶瓷反应析晶的影响
• 4.1.1 XRD分析
• 4.1.2 显微结构分析
• 4.1.3 机理分析
• 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 1 全文总结
• 2 今后工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢