R-,2-O-CaO-SiO-,2--F系統(tǒng)微晶玻璃的結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、本文系統(tǒng)地?cái)⑹隽宋⒕РＡВ绕涫荝2O-CaO-SiO2-F系統(tǒng)微晶玻璃的研究現(xiàn)狀、制備技術(shù)及其應(yīng)用。通過在實(shí)驗(yàn)中改變R2O-CaO-SiO2-F系統(tǒng)微晶玻璃的基礎(chǔ)組分，運(yùn)用DTA、XRD、SEM等測(cè)試手段，結(jié)合微晶玻璃的抗折強(qiáng)度及熱膨脹系數(shù)，研究其組成、熱處理制度與結(jié)構(gòu)、性能之間的相互聯(lián)系和影響規(guī)律。并通過實(shí)驗(yàn)確立比較合理的組分以及熱處理制度，制備具有優(yōu)良性及合理晶相組成的微晶玻璃材料。
　　 首先，研究了微晶玻璃中氧化鉀、氧

2、化鋁、氧化鈣及氟含量的變化對(duì)微晶玻璃結(jié)構(gòu)和性能的影響。研究表明：在氧化鉀的含量變化范圍內(nèi)，隨著K2O引入量的增加，玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)溫度降低，而最大析晶峰溫度升高。當(dāng)K2O引入量為5wt％左右時(shí)，微晶玻璃的主晶相為顆粒狀的氟化鈣和柱狀的硬硅鈣石，晶體含量為15％。當(dāng)氧化鉀含量由6wt％增加到8wt％時(shí)，微晶玻璃主要析出放射狀A(yù)-硅堿鈣石或硅堿鈣石，次晶相為少量的氟化鈣，晶體含量增大到40％。
　　 在微晶玻璃中氧化鈣的引入量由10.8

3、wt％增加至16.8 wt％，R2O-CaO-SiO2-F系統(tǒng)中析出的晶相由硅堿鈣石逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橛补桠}石、硅酸鈣及方石英等多種晶相。且過高的鈣含量也會(huì)造成粗大晶粒的出現(xiàn)。這樣的微觀結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致樣品力學(xué)性能的降低。其抗折強(qiáng)度由85MPa降低到72MPa左右。微晶玻璃中氟引入量的調(diào)整范圍在3.4wt％到6.4wt％之間。適當(dāng)?shù)脑黾臃暮?，可以通過提高析晶量起到提高樣品力學(xué)性能作用。但過高的氟含量也會(huì)使其析晶速率過快。這樣的微觀結(jié)構(gòu)同樣會(huì)導(dǎo)致樣

4、品力學(xué)性能的降低，使其抗折強(qiáng)度由86MPa降低到66MPa左右。
　　 隨著微晶玻璃中氧化鋁的引入量由2.5 wt％增加到4.5 wt％，氧化鋁都以四配位參與到硅氧網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)當(dāng)中；當(dāng)氧化鋁含量小于3.5wt％時(shí)，微晶玻璃的主晶相為A-硅堿鈣石，當(dāng)氧化鋁含量大于3.5wt％時(shí)微晶玻璃的主晶相轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒狀的氟化鈣和柱狀的硬硅鈣石。且隨氧化鋁引入量的升高，微晶玻璃中晶體的衍射強(qiáng)度整體下降，玻璃的軟化點(diǎn)也隨之上升。
　　 綜上所述

5、，較為合適的組成為SiO264mol％，CaO10.8mol％，K2O5mol％，Na2O8.4mol％，CaF210.5mol％，Al2O31.3mol％。
　　 其次，進(jìn)一步通過試驗(yàn)及熱動(dòng)力學(xué)理論分析，深入研究熱處理制度對(duì)微晶玻璃析晶和所析出晶體間的轉(zhuǎn)變關(guān)系。研究結(jié)果表明：由于硅堿鈣石或A-硅堿鈣石的熱力學(xué)驅(qū)動(dòng)力相比硬硅鈣石具有優(yōu)勢(shì)，高溫下前者的析晶速率更高。而由于硅堿鈣石或A-硅堿鈣石相對(duì)硬硅鈣石析晶活化能上的劣勢(shì)，低溫下