浅谈微晶玻璃 摘要微晶玻璃是通过基础玻璃或其它材料在加热过程中进行控制晶化而得到的一种中含有大量微晶体和玻璃体的复合固体材料。微晶玻璃具有很多优异的性能，这些特性一般都超过了普通的金属材料、有机材料及无机非金属材料。这些优异的性能使微晶玻璃受到了极大的欢迎。 关键词微晶玻璃组成结构制备工艺应用发展 1引言 微晶玻璃(Glass-ceramic)又名玻璃陶瓷，它是指将加有形核剂（个别可不加）的特定组成的基础玻璃，通过控制结晶变成具有一种或多种微晶体和残余玻璃相的复合材料，即在非晶态的玻璃内均匀分布着大量（体积百分比约占95%～98%）的随机取向的微小陶瓷晶体（通常小于10μm）。同原始玻璃相比,微晶玻璃的特点是无脆性、强度高、化学稳定性好、热稳定性和硬度比较高,并具有一些特殊的性能；与大理石、花岗岩相比,由于其组成是均匀细小晶体,因此其机械性能、耐化学腐蚀、硬度等主要物化性能均优于大理石、花岗岩,因此具有广泛的发展前途和应用价值,用它来代替天然和人造大理石已逐步成为时代的趋势[1]。我国对微晶玻璃的研究起步于上世纪的八十年代初,经过二十多年的开发,微晶材料的生产工艺基本上已趋于成熟,进人了实用阶段。它主要用做建筑装饰材料、飞机、火箭、卫星等结构材料,医疗、化工等防腐材料以及军事上,如激光制导材料等。 2 微晶玻璃的组成与结构 2.1 组成 与一般玻璃不同,微晶玻璃的组成应分解为： （1）玻璃的总体化学组成,它应未微晶化的玻璃的化学组成一致； （2）各相的化学组成,它包括析出的各晶相和残余玻璃组的化学组成。首先应指出,仅有一定范围的组成能符合制备微晶玻璃的要求。一般都应含有一定量的玻璃形成剂。SiO2 ,B2O8等。其作用在于使玻璃易于晶化而易于引起分，以间接促进核化与晶化。虽然对分相的作用见解分岐,但一般认为,选择亚稳分相附近的组成有益于微晶化。此外,许多种添加剂的引入,会起到晶核剂的作用,促进玻璃的整体晶化。晶核剂及其作用机理的研究是微晶玻璃组成研究的一个重要问题。而在网络外体中往往需引入具有小离子半径、大场强的Li+,Mg2+和Zn2+等。其作用在于使玻璃易于晶化或易于引起分相,以间接促进核化与晶化,同时选择亚稳分相附近的组成有益于微晶化。此外,许多种添加剂的引入,如TiO2、ZrO2、Cr2O3等,会起到晶核剂的作用,促进玻璃的整体晶化。为了保证重新热处理过程中易于整体晶化,在组成设计时必须使玻璃具有适合的粘度—温度曲线[2]。 2.2 结构 材料的外观性能取决于它的内在结构。微晶玻璃的结构包括晶相和玻璃相的组成、数量和它们的相对比例,因此其性能既取决于玻璃的组成又取决于它的晶化工艺,因为晶体的种类
常用金属或合金的线胀系数 金属或合金温度T/℃线胀系数α /10E-6/℃ 金属或合金温度T/℃ 线胀系数α /10E-6/℃ 铝及铝合金 碳钢20-10010.6-12.2 106020-10020-30020-20011.3-13.0 110020-10020-40020-30012.1-13.5 201120-10020-60020-40012.9-13.9 201420-1002320-60013.5-14.3 202420-10022.820-70014.7-15.0 221820-10022.3 铬钢20-10011.2 300320-10023.220-20011.8 403220-10019.420-30012.4 500520-10023.820-40013 505020-10023.820-60013.6 505220-10023.8 铸铁20-1008.7-11.1 505620-10024.120-2008.5-11.6 508320-10023.420-30010.1-12.2 508620-10023.920-40011.5-12.7 515420-10023.920-60012.9-13.2 545620-10023.920-100017.6 606120-10023.4 1020-10011.53 606320-10023.420-20012.61 610120-1002320-30013 707520-10023.220-40013铜及铜合金20-50014.18纯铜2016.520-60014.6 磷脱氧铜20-30017.7 1520-10011.75 无氧铜20-30017.720-20012.41普通黄铜20-30020.320-30013.45低铅黄铜20-30020.220-40013.6中铅黄铜20-30020.320-50013.85高铅黄铜20-30020.320-60013.9 超高铅黄铜20-30020.5 2020-10011.16 铝青铜20-30016.420-20012.12铍青铜20-30017.8
微晶玻璃简要概述 刘帅聪 （无机非金属材料工程1301班,湖南工学院材料与化学工程学院 湖南衡阳 421002） 摘要 微晶玻璃是通过基础玻璃或其它材料在加热过程中进行控制晶化而得到的一种中含有大量微晶体和玻璃体的复合固体材料。由于其机械强度高、热膨胀性可调、抗热震性好、耐化学腐蚀、介电损耗低、电绝缘性好等优越的综合性能，已在许多领域得到广泛的应用。 关键词微晶玻璃特点制备工艺应用发展 Brief Introduction of Glass - Ceramics Shuai Cong Liu （Inorganic Nonmetallic Materials Engineering1301class，Hunan Institute of TechnologyDepartment of Material and Chemical Engineering Hunan Hengyang 421002） Abstract： Crystalline glass is a composite solid material containing a large amount of microcrystals and vitreous bodies obtained by controlling crystallization during the heating process by the base glass or other materials. Because of its high mechanical strength, adjustable thermal expansion, good thermal shock resistance, chemical resistance, low dielectric loss, good electrical insulation properties such as superior performance, has been widely used in many fields. Key words： glass - ceramics, characteristics, preparation technology, application development
微晶玻璃陶瓷性能指标 可加工微晶玻璃陶瓷是以合成云母为主晶相的氟金云母微晶玻璃，主要成分是氟金云母(Mg3K[AlF2O(SiO3)3]).和以二氧化硅为主要成分的玻璃组成。材料类似MACOR。性能基本一致。 可加工陶瓷性能表:(Machinable Glass Ceramic)
可加工陶瓷，其定义为：可以用对金属加工的工具和器械对其进行钻孔、车削、铣削、攻丝等加工并获得精密尺寸的陶瓷材料。 我公司生产的可加工陶瓷MACRE㊣是一种多晶复相材料，是以合成云母微晶为主晶相的微晶玻璃。该材料又叫微晶玻璃陶瓷。这种材料颜色洁白，组织致密。微晶量占总体积的50%以上，微晶颗粒在5ν—20μ之间。它是七十年代出现的新材料，有一系列优良特性，有广泛的用途。可加工陶瓷有较高的机械强度,优良的介电性质和热性能，良好的化学稳定性。可加工陶瓷的最突出的特点是良好的可加工性。它可采用通用的金属加工设备进行车、铣、刨、锯、磨、切、攻丝等加工成形状复杂的各种零件，且能达到相当高的加工精度。不需要特殊的刀具和设备。 可加工陶瓷材料有优良的电绝缘性能（电击穿达到40KV/A每毫米），较高的机械强度，耐急冷急热性（耐零下200度到800度急冷急热，在焊接夹具、光学玻璃成型模具等方面广泛使用）。其耐腐蚀性也优于普通陶瓷，其优良耐腐蚀性使其应用于各类化工设备中，相对聚四氟乙烯，它更耐腐蚀，不老化，使用寿命长。可加工陶瓷真空放气率极低（广泛应用于各类真空设备、光伏真空镀膜设备等），另可加工陶瓷在电磁方面也性能优良，现已大规模用做各类线圈骨架，典型应用在导弹陀螺仪器线圈骨架，我公司已为二炮提供各类导弹陀螺仪线圈骨架十多年。获得多家军工单位一致好评。 可加工陶瓷最突出的特点在于它的可加工性，能满足高精度技术要求，无需开模，直接加工成型，大大缩减设计及加工周期。可加工陶瓷能灵活的应用于各种需要形状复杂、精度要求高、成型难度大、（如各种陶瓷薄壁、陶瓷螺纹等）的结构陶瓷件之场合。
· 443 ·第 39 卷 第 4 期Journal of Ceramics VoI.39 No.4Aug. 2018 第 39 卷 第 4 期2018 年 8 月DOI：10.13957/https://www.doczj.com/doc/999238203.html,ki.tcxb.2018.04.013Received date:2017-11-15. Revised date:2018-04-12.Correspondent author:GUO Yanping(1982-), female, Ph.D., Associate professor.E-mail:yanping_guo830@https://www.doczj.com/doc/999238203.html, 收稿日期：2017-11-15。 修订日期：2018-04-12。 基金项目：广东省科技发展专项资金项目(2017A070712013); 广东 省环保专项资金项目(粤财工[2015]318号)；2017年佛山市科技创新 项目(高校和医院科研基础平台)：佛山市陶瓷废渣高附加值综合利 用先进技术创新平台；院长基金项目(KY201301002)；2016年佛山 市自筹经费类科技计划项目。 通信联系人：郭艳平(1982—)，女，博士，副教授。晶化温度对飞灰/废屏玻璃协同制备CaO-Al 2O 3-MgO-SiO 2 系微晶玻璃析晶及性能的影响 李保庆 1,2,3，郭艳平 1,2，方红生1,2，党海峰 4，黄 玲 1，梁展星 5，王文祥 1,2(1. 广东环境保护工程职业学院, 广东 佛山 528216；2. 广东省固体废弃物资源化与重金属污染控制工程技术研究中心，广东 佛山 528216；3. 华南师范大学 化学与环境学院，广东 广州 510631；4. 东莞理工学院 生态环境与建筑工程学院, 广东 东莞 523808；5. 广州市环境保护技术设备公司，广东 广州 510091)摘 要：以城市生活垃圾焚烧飞灰、废屏玻璃、化学辅助试剂为原料，采用熔融法制备了复合晶相的微晶玻璃，采用DSC、XRD、SEM等研究了晶化温度(940 ℃-1060 ℃)对结晶过程和晶相结构变化的影响，测试了微晶玻璃样品的体积密度、吸水率、抗弯强度、显微硬度等性能。结果表明：晶化温度为1030 ℃时，微晶玻璃的体积密度、抗弯强度、显微硬度最大，分别为2.81 g · cm -3，83.78 MPa和7.4 GPa，吸水率最小为0.10%。 关键词：微晶玻璃；晶化温度；垃圾焚烧飞灰；晶化行为 中图法分类号：TQ174.75 文献标识码： A 文章编号：1000-2278(2018)04-0443-06 Effect of Crystallization Temperature on Crystallization and Properties of CaO-Al 2O 3-MgO-SiO 2 Glass-ceramics from Fly Ash and Waste Panel Glass LI Baoqing 1,2,3, GUO Yanping 1,2, FANG Hongsheng 1,2, DANG Haifeng 4, HUANG Ling 1 , LIANG Zhanxing 5, WANG Wenxiang 1,2(1.Guangdong Polytechnic of Environmental Protection Engineering, Foshan 528216, Guangdong China; 2. Guangdong Engineering and Technology Research Center of Solid Waste Resource Recovery and Heavy Metal Pollution Control, Foshan 528216, Guangdong China; 3.South China Normal University, Guangzhou 510631, Guangdong China; 4. School of Environment and Civil Engineering, Dongguan University of Technology, Dongguan 523808, Guangdong China; 5. Guangzhou Environmental Protection Technology and Equipment Company, Guangzhou, Guangdong China 510091) Abstract:Glass-ceramics with the pyroxene, forsterite and mullite as the crystalline phases were prepared using fly ash, waste panel glass and chemical reagents by melting method. Effect of crystallization temperature (940 °C-1060 °C) on the crystal performance and microstructure of glass-ceramic samples was analyzed by means of differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD), and scanning electron microscope (SEM). The properties of density, water absorption, flexural strength and micro hardness were also measured. The results showed that the glass-ceramics with the highest bulk density (2.81 g/cm 3), highest flexural strength (83.78 MPa), highest micro hardness (7.4 GPa) and the minimum water absorption (0.10%) were obtained by crystallizing at 1030 °C. Key words:glass-ceramics; crystallization temperature; fly ash; crystallization behavior 万方数据
X X X X 大学 材料制备原理课程论文 题目微晶玻璃的制备方法与应用 学院材料科学与工程学院 专业班级无机072 学生姓名 2010 年 6 月11 日
微晶玻璃的制备方法与应用 摘要：微晶玻璃是一种由基础玻璃严格控制晶化行为而制成的微晶体和玻璃相均匀分布的材料。由于其机械强度高、热膨胀性可调、抗热震性好、耐化学腐蚀、介电损耗低、电绝缘性好等优越的综合性能，已在许多领域得到广泛的应用。本文来主要介绍微晶玻璃的制备方法及其应用。 关键词：微晶玻璃；制备；应用 1.引言 微晶玻璃是将加有晶核剂的特定组合的玻璃，在有控条件（一定温度）下进行晶化热处理，成为具有微晶体和玻璃相均匀分布的复合材料。微晶玻璃由玻璃相与结晶相组成。两者的分布状况随其比例而变化：当玻璃相占的比例大时，玻璃相为连续的基体，晶相孤立地均匀地分布在其中；当玻璃相较少时，玻璃相分散在晶体网架之间，呈连续网状；当玻璃相数量很低，则玻璃相以薄膜状态分布在晶体之间。这种结构也决定了其机械强度高，绝缘性能优良，介电损耗少，介电常数稳定，热膨胀系数可在很大范围调节，耐化学腐蚀，耐磨，热稳定性好，使用温度高的良好性能。 微晶玻璃集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重优点，优于天石材和陶瓷，可用于建筑幕墙及室内高档装饰，还可做机械上的结构材料，电子、电工上的绝缘材料，大规模集成电路的底板材料、微波炉耐热列器皿、化工与防腐材料和矿山耐磨材料等等。是具有发展前途的21世纪的新型材料。 2.制备方法 微晶玻璃的制备方法根据其所用原材料的种类、特性、对材料的性能要求而变化，主要的有熔融法、烧结法、溶胶—凝胶法、二次成型工艺、强韧化技术等。 2.1 熔融法 熔融后急冷，退火后在经一定的热处理制度进行成核和晶化以获得晶粒细小、含量多、结构均匀的微晶玻璃制品。热处理制度的确定是微晶玻璃生产的关键技术。作为初步的近似估计，最佳成核温度介于Tg 和比它高50℃的温度之间。晶化温度上限应低于主晶相在一个适当的时间内重熔的温度。通常是25℃～50℃。微晶玻璃的理想热处理制度见图1。 图1 微晶玻璃的理想热处理制度 常用的晶核剂有TiO2，P2O5，ZrO2，CaO，CaF2，Cr2O3、硫化物、氟化物。晶核剂的选择与基础玻璃化学组成有关，也与期望析出的晶相种类有关。Stooky指出，良好的晶核剂应具备如下性能：(1)在玻璃熔融成形温度下，应具有良好的溶解性，在热处理时应具有较小的溶解性，并能降低成核的活化能。(2) 晶核剂质点扩散的活化能要尽量小，使之在玻
铜１7、7X10^-6/.Ｃ 无氧铜１８、6Ｘ１０^-8／。C ?铝23X10^-６／。Ｃ?铁１2X10^—６/.Ｃ?普通碳钢、马氏体不锈钢得热膨胀系数为1、01, 奥氏体不锈钢为1、6，单位计不住了,但有个简单得说法告诉：?普通碳钢１米1度１丝,即1米得钢温度升高1℃放大０。０1mm，而?不锈钢为0．０16mm。? 钢筋与混凝土具有相近得温度线膨胀系数(钢筋得温度线膨胀系数为1、2×1０^(－5）/℃，ｔ混凝土得温度线膨胀系数为1、0×10^(—5）~1、5×10^(－5)／℃）, 钢质材得膨胀系数为：1、2＊10^-5/℃ 长度方向增加：１0０ｍｍ*1、2*１0＾—５＊（250－20)=0。2７6mm?宽度方向增加：2０0mm＊1、２＊1０^－5＊（250－20)＝0。５52ｍm △Ⅰ=ａ(tｏ－t1）? a不锈钢线膨胀系数 材料温度范围?２０ 20-100 20－200 ２0-300 20-400 20-６０0 铝(合金) 22、0-24、０ 23、4—24、８ 24、0－２5、9 碳钢 10、6-１2、2 １1、３—13 １2、１-１３、５１2、９－1３、9 13、５－１４、３ 1４、7-1５ ?线膨胀系数不就是一个固定得数值，会随着温度得升高而提高，所以在应用时只作为参考，还要根据材料成份,就是否经过锻打＼热处理等情况做综合考虑、 材料线膨胀系数(ｘ0、000０0１/°C） 一般铸铁9、2-11、8 一般碳钢10~13 铬钢10~１3 镍铬钢13-15 铁12-12、5 铜1８、５ 青铜17、5 黄铜18、5 铝合金２3、８ 金 14、2 热膨胀系数 theｒmａl ｅｘpaｎsiｏn cｏｅffiｃiｅnt 物体由于改变而有胀缩现象。其变化能力以等压(p一定）下,单位温度变化所导致得变化，即热膨胀系数表示 热α=ΔV／（V＊ΔＴ)、 式中ΔV为所给温度变化ΔT下物体体积得改变，Ｖ为物体体积
熔体成型速率对微晶玻璃显微结构的影响 董伟１，卢金山１，李要辉２ （１．南昌航空大学材料科学与工程学院，南昌３３００６３； ２．中国建筑材料科学研究总院玻璃科学研究所，北京１０００２４） 摘要：通过熔融法制备出不同熔体成型速率的锂铝硅（ＬＡＳ）玻璃，利用ＸＲＤ、ＤＴＡ、ＩＲ、ＳＥＭ等，研究了成型速率对热处理后微晶玻璃显微结构的影响。结果表明：成型速率低（１ｃｍ·ｓ－１）的玻璃内部由于冷却慢，冷却过程中部分Ａｌ３＋取代了Ｓｉ４＋，析出了初始晶核，热处理后转变为白色的β－锂辉石固溶体，而玻璃表层冷却快，未出现明显的析晶，热处理后形成了无色透明的β－石英固溶体；熔体成型速率高（６ｃｍ·ｓ－１）的玻璃内部冷却也快，热处理后表层与内部都转变为单一的β－石英固溶体。 关键词：成型速率；微晶玻璃；显微结构 中图分类号：文献标志码：文章编号： Effects of Melt Forming Rate on Microstructure of Glass-Ceramics (1 .School of Materials Science and Engineering，Nanchang Hangkong University, Nanchang 330063，China; 2.Ulass Science institute, China Building Materials Academy, Beijing 100024，China) Abstract:Lithium aluminosilicate glass with different melt forming rates were prepared by the melting method. he effect of forming rate on the microstructure of heat treated glass-ceramics was analyzed using XRD,D A，lR and SEM techniques.he results show that the replacement of some Al''+ for Si'+ occurred in the interior of glass with low forming rate in the process of slow cooling(1 cm·s)，which led to the primary nuclei precipitated. The glass interior converted into a white spodumene structure after heat treatment. Meanwhile,because of rapid cooling of the glass surface, the nucleation did not occur obviously. A transparent and colorless quartz solid solution was formed after heat treatment. High melt forming rate(6 cm·s)led to rapid cooling in the interior of glass,too. A single quartz solid solution was formed on surface and in interior after heat trcament. ０引言 锂铝硅系（ＬＡＳ）微晶玻璃具有高透明度和低热膨胀系数两大特点，广泛应用于高温观察窗、光学器件、激光陀螺等方面［１］。熔融法制备ＬＡＳ微晶玻璃需要进行玻璃料熔制、玻璃熔体成型以及玻璃晶化热处理等工艺步骤，玻璃
二硅酸锂微晶玻璃材料综述 何志龙-3112007045 （金属材料强度国家重点实验室， 西安交通大学材料科学与工程学院，西安710049） 摘要：微晶玻璃以其优异的力学、化学、生物等性能，在国防、航空、建筑、电子、光学、化工、机械及医疗等领域作为结构材料、技术材料、光学材料、电绝缘材料等而获得广泛应用，吸引了许多研究者的关注。本文在参考学习了诸多相关文献的基础上，对微晶玻璃材料的制备、性能、应用及研究进展进行了论述，列举了人们在该领域取得的重要研究进展，以及微晶玻璃材料领域存在的研究难题。 关键词：晶化，微晶玻璃，综述，非均匀成核 1 研究背景与意义 自从1957年，美国康宁公司著名玻璃化学家S.D.Stookey研制出第一种微晶玻璃以来，微晶玻璃就凭借其组分广泛、性能优异、品种繁多而著称。由于析出的晶粒尺寸可控，与界面结合强度高，抗弯强度可以达到200MPa以上，大量微晶玻璃体系涌现出来，它们的形成机制也得到大量深入研究。 微晶玻璃又称玻璃陶瓷，它是将某些特定组成的基础玻璃，在一定温度下进行控制晶化，制得的一种同时含有微晶相和玻璃相的多晶固体材料。在热处理过程中，基础玻璃内部产生晶核及晶体长大，因为析出的晶体非常小，被称作微晶玻璃。 微晶玻璃既不同于陶瓷，也不同于玻璃。微晶玻璃与陶瓷的不同之处是：玻璃微晶化过程中的晶相是从单一均匀玻璃相或易产生相分离的区域，通过成核和晶体生长而产生的致密材料；而陶瓷材料中的晶相，除了通过固相反应出现的重结晶或新晶相以外，大部分是在制备陶瓷时通过组分直接引入的。微晶玻璃与玻璃的不同之处在于微晶玻璃是微晶体（尺寸为0.1-0.5μm）和残余玻璃组成的复相；而玻璃则是非晶态或无定形体。微晶玻璃可以是透明的或呈各种花纹和颜色的非透明体，而玻璃一般是各种颜色、透光率各异的透明体。 2 微晶玻璃分类 按照基础玻璃的组成，微晶玻璃主要有以下四大类： （1）硅酸盐类微晶玻璃 由碱金属、碱土金属的硅酸盐晶相组成，主晶相有：透辉石、顽辉石、硅灰石、二硅酸锂等，这些晶相的种类影响微晶玻璃的性能。其中，最早研究的矿渣微晶玻璃和光敏微晶玻璃属此类。
- 5 - 第36卷第4期 非金属矿 Vol.36 No.4 2013年7月 Non-Metallic Mines July, 2013 微晶玻璃是经特定组分设计的基础玻璃在加热处理中通过成核和晶化过程制成的一类含有微晶相和玻璃相复合材料，具有玻璃和陶瓷双重特性[1]，其机械性能、耐化学腐蚀性、热稳定性和绝缘性能良好，热膨胀系数可调，广泛用于建筑装饰、机械、化工、电子电工、航天等领域[2]。 粉煤灰作为火力发电厂排放的固体工业废渣，主要用于水泥掺和料、路基材料、砌块骨料、土壤改良剂和橡塑填料等[3-4]， 其附加值一般较低。粉煤灰中富含SiO 2、 Al 2O 3、CaO 、Fe 2O 3 等[5]，可作为制备微晶玻璃的原料。粉煤灰微晶玻璃的制备方法主要有烧结法和熔 融法，近年来人们利用烧结法分别制备了以硅灰石、长石类及辉石类矿物为主晶相的粉煤灰微晶玻璃，并对其配方做了大量研究[6-9]。在烧结析晶过程中所生成的晶相增加了玻璃黏度，进而阻碍玻璃的烧结致密化过程[10]。玻璃的黏度及析晶速率受到热处理温度的影响，通过调整热处理温度可控制析晶和烧结过程，所以热处理温度影响微晶玻璃的晶相种类、含量，显微结构及组织形态等[11]， 而这些因素又直接影响微晶玻璃的机械性能[6]和耐酸碱腐蚀性[12]等。因此，有必要开展热处理温度对微晶玻璃烧结过程及性能影响的研究。目前对粉煤灰微晶玻璃的机械性能研究较多[7,9]，而烧结过程对微晶玻璃的属性如晶相种类、含量，显微结构及组织形态及化学稳定性的研究较少。 本实验以江油发电厂的粉煤灰为主要原料，配入一定量石灰石和纯碱，采用烧结法制备了粉煤灰微晶热处理温度对CaO-Al 2O 3-SiO 2系粉煤灰微晶玻璃析晶及 性能的影响 曹?超1?彭同江1,2*?孙红娟1,2?丁文金1 （1 西南科技大学 固体废物处理与资源化教育部重点实验室，四川 绵阳 621010；2 西南科技大学 矿物材料及应用研究所，四川 绵阳 621010） 摘?要?以粉煤灰、 石灰石和Na 2CO 3为原料，通过熔融烧结法制备了粉煤灰微晶玻璃。借助DTA 、XRD 及SEM 等分析测试手段，研究了核化温度（760 ℃）及晶化温度（850~1000 ℃）对微晶玻璃析晶行为、显微形貌、烧结性能及化学稳定性的影响。结果表明，样品核化处理后除生成少量霞石相，主体仍为玻璃相；在晶化处理后，所形成的微晶玻璃样品主晶相为钙铝黄长石相；随晶化温度的升高，微晶玻璃样品晶相种类不变，但主晶相含量、线收缩率及体积密度呈现先增高后降低的变化；粉煤灰微晶玻璃具有良好的析晶性能及化学稳定性，在晶化温度为950 ℃时得到的微晶玻璃烧结效果和化学稳定性最好。 关键词?粉煤灰?微晶玻璃?核化?晶化?烧结 中图分类号： TQ171.73+3; X773 文献标识码：A 文章编号：1000-8098(2013)04-0005-04Effects of Heat Treatment Temperature on Crystallization Behavior and Performance of Glass-ceramics of CaO-Al 2O 3-SiO 2 from Coal Fly Ash Cao Chao 1 Peng Tongjiang 1,2* Sun Hongjuan 1,2 Ding Wenjin 1 (1 Key Laboratory of Solid Waste Treatment and Resource Recycle, Southwest University of Science and Technology, Ministry of Education, Mianyang, Sichuan 621010; 2 Institute of Mineral Materials & Application, Southwest University of Science and Technology, Mianyang, Sichuan 621010)Abstract The glass-ceramics was prepared with coal fly ash, limestone and Na 2CO 3 by sintering process. Effects of nucleation temperature (760 ℃) and crystallization temperature (850~1000 ℃) on crystallization behavior, microstructure, sintering character and chemical stability of glass-ceramics samples were analyzed by means of DTA, XRD, SEM and other analytical methods. The results show that besides a limited amount of nepheline emerges in the nucleating samples, the main form of the sample is glass phase. The main crystalline phase of the obtained glass–ceramics after crystallization is gehlenite (2CaO ·Al 2O 3·SiO 2). With the increasing of heat treatment temperature, the species of the crystalline is the same, but the main crystalline intensity, line shrinkage rate and bulk density increase first, and then decrease. The glass-ceramics have good crystallization properties and chemical stability. The glass-ceramics samples with best sintering character and chemical stability are obtained by crystallizing at 950 ℃. Key words coal fly ash glass-ceramics nucleation crystallization sintering 收稿日期：2013-05-15 基金项目：固体废物处理与资源化教育部重点实验室开放基金(12zxgk04)。 * 通讯作者，E-mail: tjpeng@https://www.doczj.com/doc/999238203.html, 。
尾矿微晶玻璃制备新工艺 利用尾矿制作微晶玻璃国内外已进行了大量研究,目前制作尾矿微晶玻璃装饰板的方法主要有压延法、浇铸法和烧结法。压延法为前苏联在20世纪70年代所创,国内技术还不成熟,生产中析晶难以控制,板材炸裂严重,成品率低。浇铸法是将熔化澄清好的玻璃液浇注在模具上,再置于晶化炉中晶化和退火处理。国内尚无厂家采用此法生产。浇铸法对模具质量要求高,生产效率,成品率低,生产大规格板材困难,对某些异形板的生产有一定优势。烧结法为日本首创,是将熔融玻璃液水淬而得颗粒料与晶化分成二次烧成。它将玻璃工艺、陶瓷工艺、石材加工工艺有机“融合”,目前国内已形成规模和效益,占整个建筑装饰微晶玻璃市场99%以上的企业均采用烧结法生产工艺。烧结法目前最大的问题是表面层致密化深度浅(2mm左右),内部气孔难以排除,板材容易变形(尤其是大规格)。尽管国内许多学者对上述问题进行了大量研究,但至今仍未得到解决。 综上所述,现有三种制作尾矿微晶玻璃板的方法都存在不同缺陷。比较而言,烧结法进行了工业化生产,技术相对成熟,目前尾矿微晶玻璃的生产绝大部分采用烧结法。本研究在充分吸收熔融浇铸法和烧结法优点的基础上,提出一种制作尾矿微晶玻璃板的新方法———碎粒压延法,是通过控制水淬玻璃的颗粒级配及颗粒加入量生产微晶玻璃的工艺方法。 实验过程 微晶玻璃主要原料为宜春钽铌矿选矿时产生的尾矿。钽铌尾矿的化学成分和粒度组成见表 1和表 2。 钽铌尾矿的主要矿物组成为钠长石、锂云母和高岭土。由表 1可见, 钽铌尾矿主要化学成分为 SiO2 和 A l2O3 ,另外还含有一定量的 K2O 、Na2O 和 Li2 O,这些碱金属氧化物的存在可降低玻璃熔化温度和降低玻璃粘度, 没有发现 C aO,且 Fe2 O3 含量很低,为微晶玻璃的制作提供了有利条件。由表 2可见,粒度小于 0. 1mm 的颗粒占 32. 25%, 0. 1 ～ 0. 56mm 的颗粒占 67. 75%,经过简单过筛处理后可直接应用。
铁尾矿微晶玻璃生产工艺 1．微晶玻璃概述 微晶玻璃（CRYSTOE and NEOPARIES）又称微晶玉石或陶瓷玻璃。是综合玻璃，是一种外国刚刚开发的新型的建筑材料，它的学名叫做玻璃水晶。微晶玻璃和我们常见的玻璃看起来大不相同。它具有玻璃和陶瓷的双重特性，普通玻璃内部的原子排列是没有规则的，这也是玻璃易碎的原因之一。而微晶玻璃象陶瓷一样，由晶体组成，也就是说，它的原子排列是有规律的。所以，微晶玻璃比陶瓷的亮度高，比玻璃韧性强。因其可用矿石、工业尾矿、冶金矿渣、粉煤灰、煤矸石等作为主要生产原料，且生产过程中无污染，产品本身无放射性污染，故又被称为环保产品或绿色材料。 微晶玻璃集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重优点，优於天石材和陶瓷，可用於建筑幕墙及室内高档装饰，还可做机械上的结构材料，电子、电工上的绝缘材料，大规模集成电路的底板材料、微波炉耐热列器皿、化工与防腐材料和矿山耐磨材料等等。是具有发展前途的21世纪的新型材料。 2.利用铁尾矿制备微晶玻璃生产工艺 2.1生产原料及设备 生产原料包括：铁矿尾矿(铁尾矿)、方解石、氧化铝、菱镁矿、纯碱、硼酸、碳酸钡等。仪器设备采用LCT-2型差热分析仪、日立S-450扫描电镜、D/MAX-3C 型X衍射仪、EDAX一9100型能谱分析仪、KZJ5000- l型电动抗折仪等。 2.1.1铁尾矿形貌及成分 铁矿尾矿颜色呈青白色，粒度较细，颗粒小于40目，可以清晰观察到尾矿中含有的晶莹洁白的石英颗粒，尾矿中泥土含量较少，是理想砂质尾矿。该铁矿尾矿经扫描电镜观察及能谱分析，其尾矿形貌特征见图l，能谱图见图2，成分检测结果见表1。 图1 铁矿尾矿形貌特征图2 铁矿尾矿能谱图
微晶玻璃的生产制备 1．微晶玻璃概述 新型微晶材料的开发研制最先起于美国，亚洲的日本紧随其后，成为目前世界上新型微晶材料的生产大国，此后西欧和亚太地区的经济发达国家不甘落后，也加紧开发研制。而我国则起步于上世纪的八十年代初，经过二十年的开发，微晶材料的生产工艺基本上已趋于成熟，进入了实用阶段。它主要用做建筑装饰材料、飞机、火箭、卫星等结构材料，医疗、化工等防腐材料以及军事上，如激光制导材料等。 微晶玻璃是新型微晶材料的一种，它是通过基础玻璃或其它材料在加热过程中进行控制晶化而得到的一种中含有大量微晶体和玻璃体的复合固体材料。更具体说，它是在高达1500℃高温条件下，从含特殊成份的玻璃液中析出的特殊晶相及硅灰石晶体和玻璃相结合致密整体结晶材料。其颜色多种多样。生产方法可分为烧结法、压延法、浇铸法。产品按配方可分为两大类，一类是矿渣类。所用原料为矿渣、石英砂、长石、石灰石、萤石、白云石、滑石等；第二类为泥沙类。所用原料为泥沙、石英砂、长石、纯碱、石灰石、白云石、重晶石、萤石等。 由于微晶玻璃是硅灰石相和玻璃相相结合的致密整体结晶材料，颜色上是以金属氧化物为着色剂，因而其表面特征既有陶瓷的特征，又与天然石材极其相似，加之材料形状多为板材，因而许多人又将其称作为微晶板材、微晶石材、微晶玉石、玻璃陶瓷、结晶化玻璃或人造石材等等。由于其结构极为致密并用作表面装饰材料。因此，又有人将其归为实体面材。与建筑陶瓷及天然石材制品相比，由于微晶玻璃具有特定性能的晶相析出。因而，在机械强度、表面硬度、热膨胀性能、耐酸碱及抗腐蚀等方面具有一些独特的优点。 1.1微晶玻璃的分类 微晶玻璃可按不同的标准分类，从外观看，有透明微晶玻璃和不透明微晶玻璃；按微晶化原理可分为光敏微晶玻璃和热敏微晶玻璃；按照性能分为耐高温、耐热冲击、高强度、耐磨、易机械加工、易化学蚀刻、耐腐蚀、低膨胀、零膨胀、低介电损失、强介电性、强磁性和生物相容等种类；按基础玻璃组成可分为硅酸盐、铝硅酸盐、硼硅酸盐、硼酸盐及磷酸盐等五大类；按所用材料则分为技术微晶玻璃和矿渣微晶玻璃两类。 2．微晶玻璃的性质及应用 2.1力学性质 （1）机械强度，微晶玻璃的机械强度比一般玻璃、陶瓷材料以及某些金属材料高很多。抗压强度为0.59~1.02GPa，弯曲强度为88.2~220.5GPa，拉伸强度为49~137.2MPa；特殊的或增强的微晶玻璃，弯曲强度高达411.6~548.5MPa。微
1.1微晶玻璃简介 1.1.1微晶玻璃 微晶玻璃（glass-ceramics）又称玻璃陶瓷或结晶化玻璃[1]，微晶玻璃是把加有晶核剂(或不加晶核剂)的特定组成的玻璃在一定条件下进行热处理，使原有单一的玻璃相形成了由微晶相和玻璃相均匀分布的复合材料[2]。微晶玻璃的结构与性能，和陶瓷、玻璃均不同，微晶玻璃的性能由晶相和玻璃相的化学组分及他们的数量决定，所以它集中了两者的特点，成为一类特殊的材料，因其可用矿石、工业尾矿、冶金矿渣、粉煤灰等作为主要生产原料，且生产过程可以实现固体废弃物的整体利用和零排放，产品本身无放射性污染，故又被称为环保材料或绿色材料。 微晶玻璃具有原料来源广、制备工艺简单、可与金属焊接等诸多优点，可作为结构材料、光学材料、电学材料、建筑装饰材料等，广泛应用于建筑、医疗、航空、国防以及生活等各个领域。尽管微晶玻璃发展己有50多年的历史，但有关各类微晶玻璃的研究开发和应用依然十分活跃，已成为新型陶瓷材料开发应用的研究重点之一。[3] 1.1.2微晶玻璃成分 对微晶玻璃来说，它的结构由材料的组成和热处理工艺共同决定。其中组成对玻璃析晶性能和主晶相的形成有着很大的影响，对微晶玻璃的内部结构起到决定性的作用。 随着成分的变化，微晶玻璃结构及性能发生改变。实际上,玻璃成分是通过结构决定了性质,即成分、结构、性能间存在的总规律是:微晶玻璃成分通过对结构的影响而决定了其性能。微晶玻璃不同于一般系统的玻璃,其结构中既存在玻璃相，亦存在有一定晶相，玻璃相结构和晶相性质共同作用决定了微晶玻璃的性能。 从玻璃形成条件看，其组分中必须含有可以形成玻璃的氧化物，如SiO2、B2O3和P2O5，同时还必须含有一定量的中间氧化物，如CaO和MgO等。 在研究中对料方调整按下列依据进行： (1)SiO2 SiO2是构成微晶玻璃骨架网络的主要氧化物，它的含量不仅决定玻璃的主要化学性质和性能指标，而且对玻璃的粘度影响很大，是熔化、澄清及成形的关键性因素。适当增加SiO2有利于减缓高温析晶倾向，但其含量太高，则玻璃粘度太大，制品析晶困难；而SiO2含量太低，如小于40%，则玻璃易失透，制品无法成型。 (2)A12O3 配合料中A12O3含量不能太高，否则形成的A12O3会引起补网作用，使得粘度增加，成型困难，抑制玻璃的分相与析晶；但A12O3含量太少，会造成制品结晶不均匀，晶粒较粗，也会降低玻璃的稳定性。 (3)CaO CaO是矿渣微晶玻璃中不可缺少的组分，它能够调节玻璃的粘度，对玻璃的成型起着决定作用。CaO在高温时降低玻璃的粘度，但在低温时增大玻璃的粘度，
常用材料的热膨胀系数 ×106 ?????????? 表常用材料的热膨胀系数 ×106 （mm/mm·℃） t/℃ -100~0 20~100 20~200 20~300 20~400 20~500 20`600 20~700 20~800 20~900 15号钢、A 3钢 A3F 、B3钢 10号钢 20号钢 45号钢 1Cr13、2Cr13 Cr17 12Cr1MoV 10CrMo910 Cr6SiMo X20CrMo WV121 1Cr18Ni9Ti 10.6 — — — 10.6 — 10.05 — — — — 16.2 — — — 11.75 11.5 11.60 11.16 11.59 10.50 10.00 9.80~ 10.63 12.50 11.50 10.80 16.60 10.60~ 12.20 12.41 12.60 12.12 12.32 11.00 10.00 11.30~ 12.35 13.60 12.00 11.20 17.00 11.30~ 13.00 17.10~ 13.45 12.78 13.09 11.50 10.50 12.30~ 13.35 13.60 11.60 17.20 12.10~ 13.50 17.60 17.90 20.90 13.60 13.00 13.38 13.71 12.00 10.50 13.00~ 13.60 14.00 12.50 11.90 17.50 12.90~ 13.90 18.00~ 13.85 13.93 14.18 12.00 11.00 12.84~ 14.15 14.40 12.10 17.90 13.14 13.20 13.90 14.60 14.38 14.67 13.80~ 14.60 14.7 13.00 12.30 18.20 13.50~ 14.30 18.60 13.31 13.50 14.81 15.08 14.20~ 14.86 18.60 14.70~ 15.00 13.54 13.80 12.93 12.50 13.50 12.48 13.56