晶化温度对MgO-Al2O3-SiO2系尖晶石微晶玻璃结构与性能的影响

采用熔融法制备了MgO-Al₂O₃-SiO₂系微晶玻璃,利用DSC、XRD、SEM等表征手段研究了晶化温度对微晶玻璃结构与性能的影响。结果表明,晶化温度为860℃时,有尖晶石晶体析出。晶化温度为1037℃、1080℃时,主晶相为尖晶石,次晶相为二钛酸镁和钛酸锆,随着晶化温度的升高,晶相含量增多,晶粒尺寸增加。晶化温度为1120℃时,主晶相仍为尖晶石,次晶相为金红石、钛酸锆。在1080℃晶化2 h后的微晶玻璃具有最佳的综合性能,其显微硬度为8.59 GPa,抗弯强度为146.0 MPa,热膨胀系数6.05×10^-6/K,密度为2.760 g/cm³。     

Na2O对固体氧化物燃料电池用透辉石封接微晶玻璃性能的影响

本文设计和制备了以透辉石为主晶相的R₂O-RO-Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂系封接微晶玻璃,用于固体氧化物燃料电池(SOFC)的封接,研究了Na₂O含量(0%～10%,摩尔分数)对封接玻璃热膨胀系数(CTE)、析晶与烧结润湿特性的影响,表征了封接件在高温长时间热处理后玻璃与SUS403不锈钢的封接界面。结果表明,Na₂O可以显著改善玻璃的热性能,所制备的玻璃样品在封接温度范围内经热处理后可获得主晶相为透辉石(CaMgSi₂O₆)的微晶玻璃。随着Na₂O含量增加,主晶相透辉石的晶相含量不同,微晶玻璃的热膨胀系数由未晶化前的8.22×10^-6 K^-1提升至11.79×10^-6 K^-1,能够满足SOFC封装的热膨胀匹配。当Na₂O含量大于等于8...     

晶化温度对硅灰微晶玻璃性能的影响

为响应国家对固体废弃物资源循环利用的号召,坚持以绿色发展为理念,本文以高硅废微硅粉为主要原料,采用整体析晶法制备了CaO-Al₂O₃-SiO₂系微晶玻璃,采用TG-DSC、XRD、SEM等分析方法表征了微晶玻璃的晶相种类和显微形貌,并测试了其理化性能。研究表明,在900℃下核化2 h并在1 150℃晶化2 h后,可制备出以钙长石为主晶相的微晶玻璃,当晶化温度继续升高至1 200℃后,微晶玻璃中出现少量气泡,内部出现缺陷,从而导致析晶效果和理化性能下降。该方法制备出的微晶玻璃具有优良的机械性能,抗折强度为93.58 MPa,维氏硬度为845.62 HV_0.5,体积密度为2.88 g/cm³。     

铬铁矿对高炉渣制备微晶铸石晶化行为及理化性能的影响

以包钢高炉渣为主要原料，配加少量铬铁矿，在高温渣液降温过程中采用一步保温热处理方法制备微晶铸石，通过熔点测定、差热分析、X射线衍射，扫描电子显微镜观察并结合理化性能测试，研究了铬铁矿加入量对微晶铸石晶化行为和理化性能的影响规律，为包钢高炉渣的低成本高值化利用开辟了新途径。结果表明：在原料配比为高炉渣95%、铬铁矿5%(质量分数)时，微晶铸石整体析晶，主晶相为镁黄长石和铝黄长石，抗折强度为31.88 MPa,密度为3.439 g·cm^-3,吸水率为0.036%,耐酸性为0.145%,耐碱性为0.033%,符合国家建筑材料标准，完全可以替代天然大理石和花岗岩用作建筑装饰材料。     

电解锰渣制备微晶玻璃正交实验研究

将煅烧后的电解锰渣作为单一的实验原料,采用烧结法,制备微晶玻璃,通过正交实验对锰渣微晶玻璃的热处理方案及性能进行探讨。实验通过DSC、XRD、SEM等方法对样品的性能进行表征,并测试了样品的体积密度、抗弯强度等性能。结果显示:不同的热处理条件下的锰渣微晶玻璃的主晶相均为透辉石(含铁),次晶相为普通辉石相。在800℃/0.5 h+980℃/1 h的热处理条件下得到的锰渣微晶玻璃的综合性能最优,其抗弯强度为106.82 MPa;体积密度为2.68 g/cm^3;维氏硬度为4.43 GPa;耐酸度为0.71%;耐碱度为0.07%。此外,锰渣微晶玻璃用作建筑材料,有非常大的应用潜力。     

晶化时间对硅渣微晶玻璃析晶和性能的影响

以硅渣为主要原料制备了Ca O-Mg O-Al2O3-Si O2-Ti O2(CMAST)体系微晶玻璃,并借助差热分析(DTA)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了不同晶化时间对硅渣微晶玻璃的晶相含量、显微结构、析晶机理和性能的影响规律。结果表明:主晶相是透辉石(Ca Mg Si2O6)和铁板钛矿(Fe2Ti O5)的复合晶相,次晶相是钙长石[Ca(Al2Si2O8)]相和尖晶石(Mg Al2O4)相;晶粒均为球状结构。在最佳晶化时间为1.5 h,试样抗折强度为270 MPa,维氏显微硬度为834.8 MPa,化学性能优良。     

污泥焚烧灰烧制微晶玻璃

用污泥焚烧灰和废玻璃作为原料一阶段成核结晶法制备微晶玻璃,结果发现,当晶化温度从800℃升高到950℃时,微晶玻璃中玻璃相降低、球状晶体尺寸增加,微晶玻璃主晶相为硅灰石Ca Si O3和透辉石Ca(Mg,Al)(Si,Al)2O6,在晶化温度为900℃时,物理和机械性能最好,其密度达2.65 g/cm3、抗弯强度达61.8 MPa、热膨胀系数为7.3×10-6 mm/K。     

碳铬渣、硅锰渣微晶玻璃的研制

利用DTA、XRD、SEM等手段对以冶炼碳铬合金和硅锰合金浮渣、碎玻璃等为主要原料制备微晶玻璃进行了研究。经研究发现，碳铬渣具有很强的提高粘度和促析晶能力，而硅锰渣可以促进玻璃形成和熔制。在原料组成范围为：碳铬渣30%-40%，硅锰渣30%-40%，钠钙碎玻璃20%-30%（wt),1420℃下熔制1h获得的玻璃，在适当制度下热处理，可获得主晶相为透辉石及其固溶体的性能良好的微晶玻璃。     

晶化温度对不锈钢渣微晶玻璃析晶及性能影响

利用不锈钢渣制备微晶玻璃实现了废弃资源的二次利用.本文以不锈钢渣、尾矿及废玻璃为原料,采用熔融法制备主晶相为镁黄长石相的微晶玻璃.利用DSC、XRD、SEM等测试分析手段研究晶化温度对微晶玻璃晶相、微观组织和性能的影响.结果表明:在800 ～ 920℃范围内,随晶化温度升高,主晶相镁黄长石XRD衍射峰强度不断升高,在850℃出现透辉石相;微晶玻璃晶粒由球形颗粒变为针叶状,最后成网络结构;在晶化温度850℃时性能达到较优,显微硬度最大值为6.55 GPa,密度最大值为3.02 g/cm3,吸水率最小值为0.09％.     

利用油页岩渣制备微晶玻璃的实验研究

利用油页岩渣探索制备微晶玻璃的配方,使油页岩资源得到综合利用。在分析油页岩渣成分的基础上,参照CaO-Al2O3-SiO2系统相图,确定微晶玻璃配方,并确定晶核剂的种类和用量。运用DTA,XRD,SEM等方法研究了微晶玻璃的晶化制度、析出晶相。微晶玻璃的最佳工艺制度:核化温度为850℃,保温2h,升温速率控制在4℃/min;晶化温度为975℃,保温2h,升温速率控制在6℃/min。微晶玻璃主晶相为钙铁透辉石Ca(Mg,Fe)Si2O6,次晶相为硅灰石,两者相互交织,微晶玻璃具有良好的理化性能。对微晶玻璃的主要性能做了测试,性能优于同类的大理石、花岗岩材料。     

自增韧锌尖晶石-透辉石微晶玻璃力学性能的研究

本文以SiO₂、Al₂O₃、ZnO、CaO、MgO为主要原料制备锌尖晶石-透辉石体系微晶玻璃,利用自增韧技术提高了该体系微晶玻璃的力学性能。采用正交试验研究各热处理工艺参数对该体系微晶玻璃力学性能的影响,探究了微晶玻璃的晶相比例、微观形貌与其力学性能之间的关系。结果表明,提高透辉石相比例可显著提高微晶玻璃断裂韧性,但比例过高则会降低微晶玻璃抗弯强度,因此制备高韧性、高抗弯强度的微晶玻璃时需要柱状晶体交错和粒状晶体填充其间隙,起到协同强化的作用。基础玻璃经750℃保温2 h+810℃保温2 h+880℃保温2 h+950℃保温2 h后,微晶玻璃断裂韧性达5.1 MPa·m^1/2,抗弯强度达255 MPa,维氏硬度为8.3 GPa。     

超低膨胀微晶玻璃热处理工艺优化研究

采用熔融法制备了Li₂O-Al₂O₃-SiO₂系透明玻璃,以TiO₂、ZrO₂和P₂O₅为复合晶核剂对该玻璃进行热处理,获得了超低膨胀微晶玻璃。采用正交试验研究了热处理工艺参数对微晶玻璃热膨胀系数的影响,并通过计算分析获得了最优的热处理工艺参数,即核化温度为600 ℃,核化时间为3 h,晶化温度为820 ℃,晶化时间为5 h。在此热处理工艺制度下获得的微晶玻璃主晶相为β-石英固溶体,热膨胀系数为1.6×10^-8 ℃^-1。采用差热分析、X射线衍射分析、扫描电子显微镜分析、透射电子显微镜分析等手段研究了微晶玻璃的析晶情况和微观结构,并进一步分析了热处理工艺与微晶玻璃热膨胀性能和微观结构之间的对应关系。结果表明,微晶玻璃的热膨胀系数由晶相种类和含量决定,微晶玻璃内部晶相的尺寸和含量与热处理工艺密切相关。     

一步直接烧结制备全固废煤气化渣微晶玻璃的性能变化研究

以煤气化渣为原料，采用一步直接烧结法制备了全固废煤气化渣微晶玻璃，并研究了烧结温度和时间对全固废煤气化渣微晶玻璃晶相演变、机械物理性能和微观结构的影响。结果表明，煤气化渣具有较强的析晶能力，得到的微晶玻璃主晶相为钙长石相。在800～1 150℃,随烧结温度的升高，微晶玻璃结晶度先增高后有所降低。过高的烧结温度会使微晶玻璃内部出现片状结构，理化性能下降。烧结温度在1 110～1 120℃,微晶玻璃晶粒细小且分布密集，表现出较好的物理性能。烧结时间对样品性能的影响较小。在烧结温度1 120℃、烧结时间2 h条件下，微晶玻璃维氏硬度为6.92 GPa,抗折强度为38.29 MPa,抗压强度为432.72 MPa,体积密度2.618 g/cm³,吸水率为0.21%,耐酸碱性分别为3.13%和0.92%,力学性能较优，但吸水率及化学稳定性方面还有较大提升空间。     

MgO含量对RSCAF体系微晶玻璃析晶行为的影响

采用MgO取代R₂O-SiO₂-CaO-Al₂O₃-F(RSCAF)体系中的部分CaO制备了微晶玻璃,系统研究了MgO含量对该微晶玻璃析晶行为的影响。结果表明,RSCAF体系中不含MgO时(CaO含量为16.5%,质量分数,下同),经过热处理后微晶玻璃的主晶相为硅碱钙石,微观形貌中结晶相呈犬牙交错状,微晶玻璃的密度小于基础玻璃。当RSCAF体系中MgO的含量为0%~3%时,微晶玻璃的结晶度随着CaO含量的减少而降低;随着体系中MgO含量的进一步增加以及CaO含量的减少,微晶玻璃的主晶相由硅碱钙石逐渐向透辉石转变,微观形貌中呈柱状、片状的透辉石相增多,密度也逐渐增加;当体系中MgO的含量增加到4%(CaO含量降低至12.5%)时,微晶玻璃的主晶相完全转变为透辉石,且透辉石的结晶度相对主晶相为硅碱钙石时有所增加,微晶玻璃的密度大于基础玻璃。     

利用铁尾矿制备微晶玻璃试验研究

以商洛铁尾矿为主要原料,采用烧结法制备CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2四元体系微晶玻璃。研究了晶化温度对微晶玻璃抗压强度、密度和化学稳定性的影响。结果表明,随着晶化温度的升高,微晶玻璃的抗压强度和密度均呈现先增大后降低的趋势,而耐酸性和耐碱性呈现先降低后增高的趋势。当晶化温度为900℃,保温时间为2 h时,制备的微晶玻璃性能最优,其主晶相为透辉石相,抗压强度为164.75 MPa,密度为2.82 g·cm-3,耐酸质量损失率为0.11%,耐碱质量损失率为0.13%。     

烧结法制备金矿尾砂CaO-Al_2O_3-SiO_2微晶玻璃及其性能研究

以汉阴金矿尾砂、方解石为主要原料,硼砂、ZnO、Sb2O3、Na2SiF6等为辅助原料,采用烧结法制备CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃。通过差热分析、X射线衍射及扫描电子显微镜对所制备微晶玻璃样品的热性能、物相组成及微观结构进行表征,并分析不同烧结温度和保温时间对所得样品性能的影响。结果表明:在950℃,保温3h的条件下,所得微晶玻璃样品的性能较好,主晶相为透辉石(CaMgSi2O3)和钙长石(CaAl2Si2O8),其热膨胀系数、抗折强度及密度分别为65.4×10-7/℃,166MPa,2.623 8g/cm3。     

晶化温度对油页岩渣微晶玻璃抗折强度和耐腐蚀性的影响

以油页岩渣、电石渣为主要原料制备了全固废微晶玻璃。采用DTA、XRD、SEM等测试手段,分析研究了不同晶化温度对油页岩渣微晶玻璃微观结构和性能的影响。结果表明:最佳晶化温度为950℃,得到的微晶玻璃主晶相为绿辉石和硅灰石,次晶相为霓石和普通辉石,微观结构致密,晶粒呈长条状集聚分布,抗折强度为210 MPa,耐腐蚀性能较好。     

硅锰渣基沸石的合成及其表征

硅锰渣是生产硅锰合金时产生的一种工业副产物，年排放量巨大，综合利用水平低，已经成为冶金业绿色发展急需解决的难题。为实现硅锰渣的高值化利用，将硅锰渣通过“酸洗—碱熔—陈化—晶化”水热合成反应来制备沸石。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、比表面积及孔径分析仪对沸石的晶相、形貌、官能团等进行表征；探究了碱度、温度、时间等因素对合成沸石的物相组成及微观形貌的影响。实验结果表明，原料酸浸后MnO、Fe₂O₃、CaO含量均有所减少，碱熔后体系中生成了合成沸石所需的硅酸盐。在最优条件(碱度为0.5 mol/L、温度为80℃、时间为8 h)下合成了纯度及结晶度较好的沸石；与传统的工业固废制备沸石相比，该实验晶化所需的碱度更低，且采用了硅锰渣为原料制备沸石，为硅锰渣的高值化利用提供了新思路。     

不同Al2O3/SiO2比的MgO-Al2O3-SiO2微晶玻璃制备及性能研究

本文采用烧结法制备MgO-Al₂O₃-SiO₂(MAS)微晶玻璃，研究不同Al₂O₃/SiO₂质量比对MAS微晶玻璃的微观结构和理化性能的影响，采用X射线衍射、差热分析、红外光谱、扫描电子显微镜对基础玻璃与微晶玻璃的结构和表面形貌进行表征，并对微晶玻璃的密度、力学性能、耐蚀性、热学性能和介电性能进行测试分析。结果表明：随着Al₂O₃/SiO₂质量比从0.52增大至0.64,基础玻璃的玻璃化转变温度T_g增大、析晶峰值温度T_p减小，促使样品析出α-堇青石晶相；样品密度在2.52～2.60 g/cm³波动，介电常数ε_r由1.73增加到4.51,热膨胀系数由4.46×10^-6℃^-1降低到2.38×10^-6℃^-1,介电损耗tan...     

SiO2含量对钛矿渣微晶玻璃晶化行为的影响

以钛矿渣为主要原料,采用熔融法制备CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂系微晶玻璃,通过综合热分析仪、X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析了SiO₂含量对钛矿渣微晶玻璃的基础玻璃稳定性及晶化行为的影响。结果显示:以原渣制备微晶玻璃时,其基础玻璃结构不稳定,易析出钙钛矿晶体,随着SiO₂含量的增加,基础玻璃趋于稳定,析晶温度上升,热处理后析晶程度更高,显微结构更加致密,因而强度更高。通过加入辅助原料石英粉来调节SiO₂含量,当SiO₂含量为40%(质量分数)时,可以制备出具有稳定玻璃体、晶相仅为透辉石、抗弯强度为82.1 MPa的微晶玻璃,其钛矿渣掺量在80%(质量分数)以上,具有重要的经济与社会效应。