论文题目: 钢渣微晶玻璃的制备与性能研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 材料学
作者: 姚强
导师: 陆雷
关键词: 微晶玻璃,钢渣,热处理,性能,显微结构
文献来源: 南京工业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 随着钢铁工业的发展，钢的产量逐年提高，钢渣排放量日益增多。当前，我国钢渣综合开发利用中存在利用途径单一、产品附加值低、企业经济效益差等问题。为了解决这个问题，就必须深入研究新的钢渣利用途径。 微晶玻璃是在热处理过程中对玻璃进行控制晶化而制得的一种含有玻璃相和陶瓷相的复合固体材料。作为结构和功能材料，被广泛应用于光、电、磁、生物、化工等领域。特别是建筑装饰用微晶玻璃，近几年已发展成为一种新型高档装饰材料。 本文对尾矿废渣微晶玻璃的发展历史、制备方法及其应用进行了系统的综述，并以钢渣为主要原料，CaF2和TiO2为晶核剂，采用熔融法制备了CaO—Al2O3—SiO2系统钢渣微晶玻璃。采用差热分析仪（DTA）分析基础玻璃的特征温度、X射线衍射仪（XRD）研究材料的物相组成、扫描电镜（SEM）对材料的显微结构进行观察。经分析，钢渣微晶玻璃的主晶相为透辉石（CaMg（Si2O6）），晶体形貌为颗粒状，晶粒的尺寸约为1μm。 钢渣微晶玻璃的研制主要包括微晶玻璃配方的拟定和玻璃的热处理两方面，微晶玻璃的配方包括基础玻璃配方和晶核剂两部分。基础玻璃配方的制定主要是根据钢渣的化学成分，在CaO—Al2O3—SiO2系统相图辉石初晶区中选择不同的成分点制定不同的配方。在基础玻璃配方中引入晶核剂，通过正交试验拟定微晶玻璃配方。根据配方，将混合均匀的配合料在高温炉中熔融，均化澄清后将熔体浇铸到事先预热的不锈钢板上成型并退火。通过不同热处理制度下材料的抗弯强度试验确定钢渣微晶玻璃的热处理制度。借助XRD和SEM研究了各个热处理工艺条件对微晶玻璃的物理性能、晶相含量和显微结构的影响。验证了利用正交试验方法得出的热处理制度：以4～6℃／min升至700℃，核化保温1h；然后以2～3℃／min升至920℃，晶化保温1h。 论文研究了ZrO2的添加量对微晶玻璃试样性能及显微结构的影响。结果表明，ZrO2的添加量在1％时，制得的微晶玻璃性能显著提高。故在原来拟定的微晶玻璃配方中引入该含量ZrO2后的配方为最佳配方。将该微晶玻璃的各项性能与花岗岩、大理石和瓷质砖相比较，微晶玻璃的性能明显优于它们。本文也对微晶
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 综述
1.1 前言
1.2 钢渣的组成
1.2.1 钢渣的化学组成
1.2.2 钢渣的矿物组成
1.3 微晶玻璃的基础理论
1.3.1 微晶玻璃的定义
1.3.2 微晶玻璃系统及分类
1.3.2.1 微晶玻璃系统
1.3.2.2 微晶玻璃的分类
1.3.3 玻璃的诱导析晶原理
1.3.3.1 晶核的形成
1.3.3.2 晶体生长
1.3.4 微晶玻璃的制备方法
1.3.4.1 熔融法
1.3.4.2 烧结法
1.3.4.3 溶胶─凝胶法
1.3.5 微晶玻璃的深加工方法
1.3.5.1 表面涂层
1.3.5.2 离子交换
1.3.5.3 二次成型
1.4 矿渣微晶玻璃的发展历史及研究现状
1.5 矿渣微晶玻璃的分类
1.5.1 冶炼炉渣微晶玻璃
1.5.2 尾矿尾砂微晶玻璃
1.5.3 其它工业废渣微晶玻璃
1.6 矿渣微晶玻璃的应用
第二章 原材料与测试方法
2.1 原材料
2.1.1 钢渣
2.1.2 其它原料
2.2 实验设备
2.3 测试与表征
2.3.1 DTA测试
2.3.2 性能测试
2.3.2.1 吸水率、显气孔率及体积密度
2.3.2.2 抗弯强度
2.3.2.3 耐酸性与耐碱性
2.3.2.4 显微硬度
2.3.2.5 耐急冷急热性能
2.3.3 显微结构测试
2.3.3.1 X射线衍射分析
2.3.3.2 扫描电镜分析
第三章 钢渣微晶玻璃配方的设计与确定
3.1 微晶玻璃配方的设计
3.1.1 基础玻璃配方设计
3.1.2 晶核剂的选择
3.2 微晶玻璃配方的确定
3.2.1 用正交试验确定微晶玻璃配方
3.2.2 玻璃的熔制
3.2.3 玻璃的 DTA测试及分析
第四章 钢渣微晶玻璃热处理制度的确定
4.1 核化与晶化温度范围
4.2 微晶玻璃热处理制度的确定
4.2.1 正交试验设计
4.2.2 抗弯强度及 XRD测试
4.2.3 极差分析
4.3 微晶玻璃试样的显微结构分析
4.3.1 XRD分析
4.3.2 SEM分析
第五章 工艺条件对钢渣微晶玻璃性能和显微结构的影响
5.1 核化温度对微晶玻璃性能的影响
5.1.1 核化温度对微晶玻璃性能的影响
5.1.2 核化温度对试样 X衍射的影响
5.2 核化时间对微晶玻璃性能的影响
5.2.1 核化时间对微晶玻璃性能的影响
5.2.2 核化时间对试样 X衍射的影响
5.3 晶化温度对微晶玻璃性能及显微结构的影响
5.3.1 晶化温度对微晶玻璃性能的影响
5.3.2 晶化温度对试样 X衍射的影响
5.3.3 晶化温度对试样显微结构的影响
5.4 晶化时间对微晶玻璃性能及显微结构的影响
5.4.1 晶化时间对微晶玻璃性能的影响
5.4.2 晶化时间对试样 X衍射的影响
5.4.3 晶化时间对试样显微结构的影响
第六章 添加剂对钢渣微晶玻璃抗弯强度及颜色的影响
6.1 掺入不同含量 ZrO_2对微晶玻璃结构与性能的影响
6.1.1 掺入不同量ZrO_2对微晶玻璃抗弯强度的影响
6.1.2 微晶玻璃试样的XRD测试及分析
6.1.3 微晶玻璃试样的SEM测试及分析
6.2 不同添加剂对微晶玻璃颜色的影响
6.2.1 添加剂对颜色的影响及着色机理
6.2.2 变色现象
6.3 最优钢渣微晶玻璃性能测试
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
成果
致谢
发布时间: 2007-03-23
参考文献
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