粉煤灰和自然冷却黄磷炉渣协同制备微晶玻璃

以粉煤灰和自然冷黄磷炉渣为研究对象,采用熔融法制备CaO-Al2 O3-SiO2 (CAS)系微晶玻璃.利用Kissinger方程和Augis-Bennett方程计算了粉煤灰-自然冷却黄磷炉渣微晶玻璃玻璃析晶活化能(E)和晶化指数(n).借助差热分析(DTA),X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了晶核剂TiO2,CaF2,P2O5(由KH2 PO4引入)对粉煤灰-自然冷却黄磷炉渣微晶玻璃析晶的影响.结果表明:利用粉煤灰和自然冷却黄磷炉渣并添加一定量的辅料可以制备CAS系微晶玻璃.当分别添加2wt％的TiO2,CaF2,P2 O5时,主晶相不发生改变,均为硅灰石(CaSiO3),但添加2wt％ TiO2或2wt％ CaF2具有降低析晶活化能、促进析晶的作用,而添加2wt％P2O5具有增加析晶活化能、抑制析晶的作用.     

MgO对黄磷炉渣微晶玻璃析晶影响

以黄磷炉渣为基础原料,通过加入辅料和MgO,以熔融法制备CaO-Al2 O3-SiO2(CAS)系微晶玻璃;通过差热分析(DTA)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等分析方法分析MgO对黄磷炉渣微晶玻璃晶化行为的影响.结果显示:随着加入MgO的量的增加,基础玻璃的核化温度和晶化温度下降,析晶活化能E减小;黄磷炉渣微晶玻璃的晶相类型并未因MgO添加量的增多而改变,其主晶相为硅灰石(CaSiO3),次晶相为铝透辉石(Ca(MgAl)(SiAl)2O6);但随着MgO添加量的增多,抑制了硅灰石(CaSiO3)晶相的生成,促进铝透辉石(Ca(MgAl)(SiAl)2O6)生成.     

不同气氛下自然冷却黄磷炉渣析晶动力学研究

以自然冷却黄磷炉渣为研究对象,采用熔融法制备CaO-Al2O3-SiO2 (CAS)系微晶玻璃.分别通过Owaza方程和修正后的Kissinger方程方程计算自然冷却黄磷炉渣基础玻璃的析晶活化能(E),利用Augis-Bennett方程计算了自然冷却黄磷炉渣基础玻璃的晶体生长指数(n),利用差热分析和X射线衍射分析技术分析了不同气氛下自然冷却渣微晶玻璃的析晶规律和晶相组成.结果表明:基础玻璃在空气气氛下较氮气气氛下更容易析晶;在一定的升温速率下,基础玻璃的析晶方式均为三维体积晶化;无论是在空气气氛下还是在氮气气氛下,自然冷却黄磷炉渣微晶玻璃的主晶相均为硅灰石(CaSiO3).     

晶核剂对高炉渣微晶玻璃晶化行为的影响

以高炉渣为主要原料,采用高温熔融法制备了高添加量高炉渣微晶玻璃。在适合添加量的基础上,利用差示扫描量热分析、X射线衍射分析、扫描电子显微镜等研究了晶核剂种类对高炉渣微晶玻璃晶化行为和抗折强度的影响。结果表明:当高炉渣添加量为67.5%(质量分数)时,晶核剂组成为5%(质量分数)CaF_2+1%Fe_2O_3时,玻璃的析晶活化能E降低至337.7 k J/mol,晶体生长指数n至2.47,析出的主晶相为钙铝黄长石;晶核剂组成为5%Ca F2+1%Cr2O3时,析出主晶相为短柱状的钙铝黄长石和颗粒状的透辉石;晶核剂组成为5%CaF_2+1%Cr_2O_3+3%Fe_2O_3时,析出的主晶相虽仍为钙铝黄长石和透辉石,但E降低至260.3 k J/mol,n增至3.52,样品整体析晶,形成100 nm左右的细小晶粒,抗折强度达到147 MPa。     

Al2O3对CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃晶化和性能的影响

以CaO-Al2O3-SiO2三元系微晶玻璃为研究对象,从玻璃析晶动力学方面进行研究,通过DTA和SEM等分析方法,对微晶玻璃析晶行为进行研究,利用析晶活化能E和析晶参数n值来分析析晶机理;实验结果表明:析晶参数n=2,体系属于整体析晶。随着Al2O3含量的增加,析晶温度有升高的趋势,析晶活化能增大,有利于玻璃的烧结;试样密度增大,显微硬度增加。     

含复合晶核剂CaO–MgO–Al2O3–SiO2微晶玻璃析晶与性能

采用高温熔制法制备了含复合晶核剂的CaO–MgO–Al2O3–SiO2(CMAS)微晶玻璃,并借助差热分析、X射线衍射、扫描电子显微镜分析了复合晶核剂组成对CMAS微晶玻璃的析晶和性能的影响规律。结果表明:复合晶核剂CaF2+TiO2能使CMAS玻璃的析晶活化能E降至329.2kJ/mol,且促进晶体快速生长;CaF2+P2O5可促进大量晶核生成,使晶体生长指数n增至2.87,从而实现CMAS玻璃整体析晶;CMAS微晶玻璃的主晶相为钙长石和透辉石,形状为长条状,TiO2和ZrO2的加入对主晶相种类和形状没有影响,但P2O5加入后玻璃不能析出透辉石晶相,而是辉石晶相,并产生许多细小晶粒;含复合晶核剂的微晶玻璃均具有较高Vicker硬度(7.0GPa以上),但引入CaF2+TiO2+P2O5时,微晶玻璃的Vicker硬度较低,这主要是晶粒排列不致密所致。     

CaF2含量对熔融态高炉渣微晶玻璃析晶及性能的影响

利用液态高炉渣为主要原料,采用熔融法制备了微晶玻璃.借助DSC、XRD、SEM等分析测试方法研究了CaF2含量对高炉渣微晶玻璃析晶及性能的影响.试验结果表明,CaF2能够有效降低微晶玻璃的形核析晶温度,促进微晶玻璃析晶.微晶玻璃中晶体含量随着CaF2含量的增加而增加.当CaF2含量小于4％时,微晶玻璃的晶相为透辉石、普通辉石和钙镁黄长石;当CaF2含量大于4％时,析出了新晶相枪晶石.最终确定CaF2的最佳添加量为6％,此时微晶玻璃结晶度高,平均晶粒粒度100 nm,体积密度2.81 g/cm3,吸水率0.04％,耐酸腐蚀性98.92％,耐碱腐蚀性99.98％,抗弯强度173.41MPa.     

TiO2对CaO-MgO-Al2O3-SiO2微晶玻璃析晶的影响

本文运用差示扫描量热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(FESEM)研究了TiO2含量对CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶过程和析晶动力学的影响.结果表明:随着TiO2含量的增加,玻璃转变温Ts和析晶峰温度Tp逐渐降低.当不加TiO2或者添加5wt％的TiO2时,玻璃发生表面析晶,析出的晶相为斜长石.当添加10wt％的TiO2时,玻璃样品在800℃热处理后发生剧烈分相,910℃晶化后出现整体析晶,晶相为普通辉石.随着TiO2含量的增加,析晶动力学常数k值增大.当添加10wt％的TiO2时,k值达到最大,为0.545,此时玻璃最容易析晶,相应的析晶活化能E和析晶指数n分别为643.329 kJ/mol和3.25.     

二氧化钛对镁铝硅微晶玻璃析晶行为与性能的影响

堇青石微晶玻璃具有低介电常数、低介电损耗、低热膨胀等优点,化学计量堇青石MgO–Al2O3–SiO2(MAS)玻璃组成易表面析晶.采用熔融–整体析晶法制备了MAS微晶玻璃,研究了TiO2添加量对MAS微晶玻璃析晶行为和性能的影响.随着TiO2添加量的增加,玻璃化转变温度和第1析晶峰温度降低,说明TiO2能够有效促进析晶...     

Fe2O3,ZrO2及F对CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶行为的影响

研究了形核剂对CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶的影响,将形核剂掺量(质量分数)分别为1.0?2O3,2.0%ZrO2和4.0%F添加到基础玻璃中.用扫描电子显微镜和X射线衍射技术分析了微晶玻璃析晶和显微特征.不添加任何形核剂的样品以及分别添加1.0?2O3和1.0?2O3 2.0%ZrO2形核剂的样品以表面析晶为主,在1 053 ℃保温1.0 h后,析出晶体以硅灰石(CaO·SiO2)为主,同时还有少量钙长石(CaO·Al2O3·2SiO2)和透辉石(CaO·MgO·2SiO2)析出.Fe2O3的加入促进了玻璃的析晶和生长,而ZrO2的作用正好相反,抑制了玻璃的析晶.对于添加1.0?2O3 2.0%ZrO2 4.0%F形核剂的样品,在1 040 ℃保温1.0h后,其析出晶体以整体析晶为主,块状晶体均匀析出,析出主晶相为钙长石.     

SiO2-Al2O3-MgO-K2O-(F)系玻璃陶瓷的分相和析晶

应用差热分析、X射线衍射分析、扫描电子显微镜等技术，研究了氟含量在SiO2—Al2O3—MgO—K2O系玻璃陶瓷分相及析晶中的作用。结果表明：当玻璃中不含氟时，试样在高温发生整体析晶，析出晶相为堇青石(Mg2Al4Si5O18)。当玻璃中含有质量分数为1．0％的氟时，玻璃的玻璃转变温度及析晶温度都有所降低，但首先在玻璃表面析出云母晶体，玻璃内部发生分相。随着析晶温度的升高，试样内部析出相互交错条状云母晶体。当玻璃中氟的质量分数达到4．0％时，云母晶体呈针片状整体析出，而且析晶温度进一步降低。     

MgO-Al2O3-SiO2系硬盘基板用微晶玻璃析晶动力学研究

MgO-A l2O3-SiO2系微晶玻璃是一种优良的磁盘基板备选材料,该材料具有良好的力学性能,能够满足高性能硬盘基板用材料的要求。采用差热分析方法(DTA),得到了以TiO2作为晶核剂的MgO-A l2O3-SiO2系微晶玻璃的析晶动力学参数,研究了该体系微晶玻璃的析晶动力学;利用X射线衍射技术(XRD)确定了经合适热处理后得到的样品的主晶相。结果表明:引入TiO2降低了该体系玻璃的析晶活化能Ea,当TiO2质量分数达到7%时,Ea达到最小值,玻璃析晶晶化指数n达到最大值,这表明TiO2在一定范围内促进了该系统玻璃的析晶。     

CaO-Al2O3-SiO2系粉煤灰微晶玻璃的析晶动力学及电子探针分析

利用烧结法制备了CaO-Al2O3-SiO2系粉煤灰微晶玻璃。采用差热分析方法确定了析晶峰温度Tp,研究了其晶析动力学,并利用JMA方程获得的析晶动力学参数k（Tp）制备玻璃热稳定性。采用X射线衍射、电子探针-能谱分析方法研究了微晶玻璃中玻璃基体、晶相的组成。研究结果表明：析晶活化能Ea为591.5kJ/mol,指前因子A为1.87×1013min-1,k（Tp）判据表明玻璃的稳定性随升温速率的增加而降低;升温速率对主晶相的种类没有影响,即均为单一的β-硅灰石,其尺寸大小约为2～20μm;基体玻璃中原子种类十分复杂,既有网络形成体,又有网络修饰体和网络中间体,其性质与Na2O SiO2玻璃相近。     

Performance of Al2O3 particle reinforced glass-based seals in planar solid oxide fuel cells

Glass-based materials are usually considered as excellent seals for jointing adjacent components in planar solid oxide fuel cells, but the uncontrollable crystallization in the glass may cause delamination and micro-cracks in such seals. To solve this problem, Al2O3 ceramic particles were added to a BaO–CaO–Al2O3–B2O3–SiO2 glass system to reduce negative effects caused by crystalline phase on the gas tightness and the joint strength in the seals. At an operating temperature of 750 °C, the glass-based seals with 20 wt% Al2O3 addition (GA80) exhibited extremely low leakage rates (~0.002 sccm/cm under an input gas pressure of 13.6 kPa) and higher shear strength (3.31 MPa). The Al2O3 ceramic addition and the crystalline phase BaAl2Si2O8 reinforced the glass matrix. Further thermal cycle analyses indicated that leakage rates for the GA80 seals remained at around 0.0025 sccm/cm after 10 thermal cycles, which was consistent with minor microstructural change and good interface bonding. Single cell testing with of GA80 seals was performed and the results demonstrated stable electrochemical performance through 6 thermal cycles at an open circuit voltage of 1.16–1.18 V, as well as a power density above 546 mW/cm2 at a current density of 925 mA/cm2. These results showed the high thermal cycle stability of the glass/Al2O3 composite seals in intermediate temperature planar solid oxide fuel cells.     

CaO-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃表面析晶研究

采用差热分析(DTA),X衍射分析(XRD),扫描电镜分析(SEM)等测试手段,研究了CaO-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃的析晶热力学,计算出了该组分微晶玻璃表面析晶的析晶活化能E,并确定了最佳热处理制度.其主晶相为β-硅灰石晶体,晶体呈针状,晶体从颗粒表面向内部生长.随着玻璃颗粒粒径的减小,玻璃中的晶体的数目增大,晶体的体积变小.     

Effect of CuO addition on crystallization and thermal expansion properties of Li2O–ZnO–SiO2 glass-ceramics

A Li₂O-ZnO-SiO₂ (LZS) glass system was modified with CuO, and its phase development, microstructure evolution, crystallization kinetics and thermal expansion properties were investigated as a function of heat treatment temperature. As a result of the X-ray diffraction study and microstructure observation, lithium zinc silicate formed as the first crystalline phase with increasing heat treatment temperature. Silica polymorph developed as minor crystalline phase at higher temperatures. From the X-ray diffraction patterns, CuO addition led to a decrease in both the crystallization temperature of lithium zinc silicate phase and the volume fraction of quartz phase. According to the crystallization kinetics, the crystallization activation energy for lithium zinc silicates is almost equal to the diffusion activation energy of Zn²⁺ in glass, it suggests that the diffusion of network modifier Zn²⁺ dominates the crystallization of lithium zinc silicates. Additionally, CuO addition caused the transition of Zn²⁺ from network modifiers to network formers. From the thermal expansion coefficient measurements, two abrupt changes in slope of the thermal expansion curves were observed and attributed to the phase transitions of cristobalite and lithium zinc silicate, respectively. Comparison of the thermal expansion coefficient of two types of glass-ceramics revealed that CuO addition in the LZS system can partly inhibit the formation of cristobalite at high temperatures.     

榆林煤灰熔融特性及黏温特性

榆林煤灰分中钙、硫含量均很高,气流床气化过程中存在易于结渣的问题,实验室测量其黏温曲线波动性很大。 采用FactSage6.2软件计算三元平衡相图和煤灰高温熔融过程的物相变化规律,并结合XRD手段,分析了加入SiO₂引起的煤灰熔融特性和黏温特性改变的机理以及黏度波动的原因。结果表明,榆林煤灰熔点随着硅铝比（S/A）、酸碱比（A/B）的增大先降低后升高;钙铝黄长石与煤灰黏温曲线波动性有较强关联,通过FactSage二元相图得出,加入SiO₂至S/A=2.48可减小曲线波动性。FactSage数值计算结果与实验结果吻合良好,表明化学热力学反应平衡分析方法是研究灰渣熔融特性的一种有效手段。     

Al2O3对花岗岩废渣微晶玻璃析晶及性能的影响

用熔融法制备了R_2O-MgO-Al_2O_3-SiO_2-Fe_2O_3系花岗岩废渣微晶玻璃,研究了Al_2O_3对微晶玻璃的晶相组成、显微结构及力学性能的影响。结果表明:当Al_2O_3含量(质量分数)为6.5%、7.5%、8.5%、9.5%时,微晶玻璃试样中主晶相均为氟闪石和铁板钛矿,次晶相为镁橄榄石。Al_2O_3含量达到10.5%时析出镁钛矿相,氟闪石相减少。添加8.5%Al_2O_3微晶玻璃试样的力学性能达到最佳,其抗弯强度和显微硬度分别为136.76 MPa、7.09 GPa。     

重金属氧化物玻璃：第二部份 玻璃结构与析晶行为

近年来,对重金属氧化物玻璃(HMO glass)的研究已成为玻璃材料研究领域内的一个热门课题,不仅是因为在实践上此材料有特别优良的光学、磁学和电学性质,可成为光     

Fe2O3对铜尾矿基CaO-MgO-Al2O3-SiO2微晶玻璃析晶行为的影响

以铜尾矿为主要原料,通过熔融法制备CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂(CMAS)微晶玻璃,并外掺Fe₂O₃晶核剂对细粒级铜尾矿基CMAS微晶玻璃析晶行为进行优化。利用DSC、XRD和SEM等手段研究了晶核剂用量对细粒级铜尾矿基CMAS微晶玻璃析晶行为和物理性能的影响,借助Ozawa-Chen法拟合计算了析晶动力学参数。结果表明,外掺Fe₂O₃晶核剂用量大于3.72%(质量分数)时,细粒级铜尾矿制备的微晶玻璃可以实现整体析晶。辉石相的析出是玻璃相中的Fe、Mg元素进入[Si(Al)O₄] 四面体晶格配位的结果,Fe³⁺的增加有利于辉石相的析出并降低了析晶活化能,外掺Fe₂O₃晶核剂能够较好地优化细粒级铜尾矿基微晶玻璃的析晶行为和力学性能。