尾矿微晶玻璃建筑装饰材料

介绍了建筑装饰用微晶玻璃相对天然建筑石材的优点，以尾矿为主要原料的建筑装饰用微晶玻璃可取得更好的经济和社会效益。     

新型建筑装饰用材料技术：建筑装饰用微晶玻璃项目

北京科技大学1993年开始进行利用矿山尾矿和废石生产建筑装饰用微晶玻璃饰材（以下简称“微晶玻璃饰材”）的研究。在研究中发现如欲利用矿山废料生产微晶玻璃饰材，最大的困难在于，利用常规原料生产的微晶玻璃饰材为单一晶相，。而废料的成分非常复杂，用作原料，则可能出现多种晶相，此时的配方和工艺操作就更复杂。北科大经多年试验研究和理论分析，解决了这方面的问题。研制出一套“微晶玻璃计算机优化配料系统”，和相应的工艺条件，能利用成分复杂而本来不能作为原料的工业废料制造微晶玻璃饰材。例如，我们为汕头国份公司、重庆华捷公司和安庆玻璃公司提供技术服务建设并已投产的生产线就是利用这套系统进行配料。还成功地应用于利用承德钢铁公司含有复杂成分的尾矿和废石制造微晶玻璃饰材，并已通过中试；也曾用于利用河北邯郸西石门铁矿、招金集团公司金矿、陕西马鞍桥金矿的废石和尾矿、福建古田县及福建福安县天然石材厂的废石粉制造微晶玻璃饰材的配料，实验室试验均已获成功。证明这套计算机配料系统是可靠的。     

高频微晶玻璃介质材料的晶化研究

利用堇青石为主晶相的微晶玻璃,高频损耗小,成功地研制了一种介电常数ε＝7．2±0．2,介电损耗tgδ＜1．5×10^－4（制试频率＞1GHz）的微波材料.采用X射线衍射分析、扫描电镜、物理性能和电性能测试等技术,研究了该种玻璃晶化过程中的密度变化、晶相转变、以及电性能与晶相组成和结构的关系．     

赤泥-粉煤灰微晶玻璃晶化行为研究

综合利用赤泥和粉煤灰两种废渣制备高附加值的微晶玻璃材料,两种废渣总吃渣量能够达到90wt%以上,降低了生产成本.对不同核化温度、晶化温度对微晶玻璃显微组织的影响进行了研究.结果表明:最佳核化温度由基础玻璃的DTA曲线的吸热峰确定,大约697℃;最佳的晶化温度略高于DTA析晶峰的温度,大约为950℃.     

晶化温度对Li2O-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶和显微结构的影响

采用差热分析（DTA）、红外光谱分析（IR）、X衍射分析（XRD）、扫描电镜（SEM）等分析手段对Li2O-Al2O3-SiO2系微晶玻璃的析晶和微观结构进行了研究。结果表明：随晶化温度升高，玻璃首先析出β-石英固溶体晶体，晶化温度升高β-石英固溶体向β-锂辉石固溶体转变，晶粒尺寸及含量逐渐增大，但晶化温度过高这种趋势变化不大。最佳的晶化温度为810℃，所制得的微晶玻璃具有低膨胀相的晶体结构，可荻得较好的热膨胀性能。     

微晶玻璃焊料在连接过程中的晶化行为研究

采用一种添加Li₂O和Fe₂O₃的CaO-Al₂O₃-SiO₂基微晶玻璃连接氧化铝陶瓷。通过采用热分析(DTA)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射分析(XRD)等方法, 研究了微晶玻璃焊料在连接过程中的晶化行为及其对接头力学性能的影响。结果表明, 在传统的晶化处理过程中, 此玻璃中能够析出锂辉石(LiAlSi₂O₆)、硅灰石(CaSiO₃)、钙铁镏石(Ca₃Fe₂Si₃O₁₂)和钙长石(CaAl₂Si₂O₈)四种晶体。然而, 当采用此玻璃连接氧化铝陶瓷时, 微晶玻璃的晶化过程与连接工艺密切相关。由于缺少足够的形核驱动力, 采用焊后直接冷却的连接工艺只能获得完全玻璃态的接头中间层。通过在降温过程中引入形核-晶化的热处理工艺, 促进了玻璃中间层的晶化, 并且能够通过改变晶化温度来调整中间层的相组成。另外, 晶化相的种类对接头力学性能有重要影响。当中间层中只形成钙长石时, 接头强度达到247.5 MPa; 而当中间层中有锂辉石或钙铁镏石析出时, 接头强度仅为10~135 MPa。     

含F-锂镁铝硅微晶玻璃的制备及晶化行为的研究

采用熔融烧结法,引入一定量的MgF2,制备出LMASF系微晶玻璃,采用DTA、XRD对该微晶玻璃的析晶温度和物相组成进行了分析,并采用SEM观察了微晶玻璃的断面形貌.讨论了热处理对微晶玻璃析晶的影响,并对其晶化行为和微观形貌进行了研究.实验结果表明,该微晶玻璃首先析出LixAlx Si1-xO2晶体,后随着温度的升高析出β-锂辉石晶体;最佳晶化温度为786℃,在该温度下保温2h,析出棒状β-锂辉石晶体,晶体长度为2～5μm,长径比较大.     

形核剂对Li2O-Al203-SiO2系微晶玻璃晶化过程的影响

采用差热分析(DTA)，X射线衍射分析(XRID)，扫描电镜(SEM)等分析手段研究了TiO2和TiO2 ZrO2两种形核剂对Li2O-A12O3-SiO2(LAS)系微晶玻璃的形核和晶化的影响．结果发现，样品经过不同温度的预形核处理后，采用，TiO2单一形核剂，晶化峰值温度和晶化峰高度的变化较大，而采用Ti2 ZrO2复合形核剂，晶化峰值温度和晶化峰高度的变化较小．当形核时间为2h，两种形核剂样品的最佳形核温度分别为745和760℃．晶化后均可得到纳米结构的β-石英石固溶体晶相，其中采用，TiO2 ZrO2复合形核剂样品的晶粒更细小．研究表明采用复合形核剂的LAS微晶玻璃的形核过程对温度的敏感性小，有利于对形核过程进行控制，同时形核效率高。     

MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃晶化行为和力学性能

采用差热分析、X射线衍射分析和扫描电镜观察等测试方法，对以TiO2和ZrO2作为复合晶核剂生成的微晶玻璃摘要的晶化行为进行了研究，并讨论了热处理工艺与晶化行为、力学性能之间的关系。结果表明：随温度升高，玻璃中依次析出镁铝钛酸盐、假蓝宝石、尖晶石、α-堇青石、顽火辉石等晶体。材料力学性能取决于热处理工艺，经800℃、2h和1190℃，1h处理后，所制备的陶瓷试样具有良好的力学性能，抗弯强度可稳定在320MPa以上。     

CAS系粉煤灰微晶玻璃制备工艺试验研究

以工业废弃物粉煤灰为主要原料,详细介绍了采用烧结法制备CaO-Al2O3-SiO2系粉煤灰微晶玻璃的过程及工艺细节。运用差热分析（DTA）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等技术对粉煤灰微晶玻璃进行了研究,并测试了粉煤灰微晶玻璃的物化力学性能。通过实验分析了粘结剂用量与压力在微晶玻璃试样成型过程中的影响。检测结果表明,粉煤灰微晶玻璃的主晶相为副硅灰石,副晶相为钙长石;在粘结剂掺量为20%,并在20MPa的压力下成型所制得的微晶玻璃性能最优。     

碱土金属离子对微晶玻璃性能的影响研究

根据玻璃工艺学原理,选取相同摩尔含量的不同周期碱土金属氧化物制备微晶玻璃,采用DSC分析、XRD测试和力学性能、介电性能、热膨胀性能测试来研究其析晶特性以及各项物理性能随其中碱土金属离子R2 的变化.揭示出几点规律:随R2 周期数的增大,玻璃的析晶峰值温度降低,但烧结温度范围减小;微晶玻璃的抗弯强度随R2 周期数的增加先降低后增加;介电常数随R2 周期数增加而增大,介质损耗则随之减小;热膨胀系数随R2 周期数增加而增大.     

Fe2+、Fe3+对CaO-Al2O3-SiO2-MgO系微晶玻璃析晶性能的影响规律

为了利用大量的含铁铝硅酸盐固体废弃物制备具有高附加值的微晶玻璃,采用DTA、XRD、SEM、EDS等手段研究了Fe2+、Fe3+对CASM系微晶玻璃析晶性能的影响.结果表明,Fe2+在微晶玻璃中与Mg2+的作用相同,取代以网络外体形式存在的Al3+,使得微晶玻璃的析晶温度逐渐下降,而对析晶能力几乎没有影响,并当Fe2+掺入量为2%时,主晶相由铝黄长石转变为镁黄长石,在7.5%时,进一步转变为透辉石.Fe3+掺量小于7.5%时,起到补充Si4+不足的作用,当大于7.5%时,部分Fe3+起到与Fe2+、Mg2+相同的作用,使得析晶温度呈先升后降的变化,在掺量为7.5%时,铝黄长石主晶相才开始转变为镁黄长石,在10%时,转变为透辉石,且析晶能力得到大幅提升.随着Fe2+和Fe3+含量增加,虽然微晶玻璃中主晶相的变化顺序相同,但Fe2+具有降低微晶玻璃析晶温度的作用,而一定量的Fe3+可作为晶核剂提高微晶玻璃的析晶能力.     

花岗岩废渣制备微晶玻璃的研究

以花岗岩废渣为主要原料,用熔融法制备了以Zr O2为晶核剂的R2O-Mg O-Al2O3-Si O2(RMAS)系微晶玻璃。采用差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等测试方法研究了晶化温度对RMASZ系微晶玻璃的晶相组成、显微结构以及力学性能的影响。结果表明,随晶化温度升高,玻璃中依次析出翡翠石、镁铝硅酸盐、顽火辉石、四方Zr O2、尖晶石晶体。经780℃核化1 h、1 160℃晶化2 h热处理后,其四点抗弯强度达到114.56 MPa。     

烧结法制备煤矸石微晶玻璃及其烧结性能研究

以淮南矿区煤矸石为主要原料,采用烧结法制备了微晶玻璃,并研究了Na_2O含量对基础玻璃熔制温度、微晶玻璃晶化温度、物相组成和微观结构的影响及其对微晶玻璃体积密度、耐酸碱等物化性能的影响。结果表明,以淮南矿区煤矸石为主要原料可以制备出性能优良的微晶玻璃;并且随Na_2O含量从10%增至25%,玻璃熔制和晶化温度分别从1450℃降低到1300℃,950℃降低到700℃;微晶玻璃的主晶相由含铁镁橄榄石相转变为霞石相,最终转变为硅铝酸钠相,且微晶玻璃的结构均匀性不断提高;微晶玻璃的致密性先增加后降低,耐酸碱性良好,但Na_2O含量过多对微晶玻璃耐酸性不利。     

不同Ca/Si比对钙硼硅三元微晶玻璃的性能影响

采用XRD、SEM、DSC等测试分析手段研究了Ca/Si比变化对CBS微晶玻璃晶相、微观结构和电性能的影响。结果表明在固定B2O3的含量为17%（摩尔分数）时,发现当m（Ca/Si比）〈1.08时,CBS微晶玻璃的烧结温度〉900℃,当m〉1.08时,CBS微晶玻璃的烧结温度900℃。当m达到1.767时,CBS微晶玻璃无法烧结;随着CaO含量的增加,Ca2SiO4晶体逐渐增加,硅灰石相逐渐减少,石英相逐渐增加;在1MHz下,C2、C5和C7试样烧结后电损耗均〈2×10-3。     

含磷零膨胀LAS透明微晶玻璃的相转变动力学的研究

以零膨胀Li2O-Al2O3-SiO2透明微晶玻璃为研究对象,采用示差扫描量热法(DSC)研究无磷和含磷玻璃的析晶动力学和玻璃转变动力学行为.结果发现,引入少量的磷化物使得玻璃的析晶峰温度和玻璃转变温度降低,玻璃的析晶活化能和玻璃转变活化能增大,晶体生长指数n减小,使玻璃网络结构重排困难.     

SiO2-Al2O3-P2O5系透明微晶玻璃的制备及表征

采用熔融及分部晶化法制备出掺钕SiO2-A12O3-P2O5系微晶玻璃．采用差热分析、X射线衍射及荧光光谱仪对材料进行表征。结果表明，在490-590℃保温2-4h，而后在600-700℃保温5-7h，可制得主晶相为AlPO4的透明微晶玻璃，由于Nd^3＋在热处理后富集在晶相中，使荧光光谱线在1054nm处峰值比原始玻璃强度大。     

B2O3-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶动力学研究

采用差示扫描量热（DSC）分析法对B2O3-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃的析晶动力学参数进行了测定，研究了该系统微晶玻璃的析晶动力学。结果表明：随着B2O3/SiO2比的降低，该系统玻璃的析晶活化能E呈先升高后降低的变化趋势，当B2O3/SiO2比为11：5时，析晶活化能最小，Emin=375．4kJ／mol，晶化指数n则先减小后增大，但均〉4，表明该系统玻璃可整体析晶。     

ZrO2对低温烧结 BaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶和晶型转变的影响

用烧结法制备了化学计量比和高Ba含量的两组BaO-Al2O3-SiO2(BAS)系微晶玻璃,采用差示扫描量热法(DSC)和X射线衍射分析(XRD)等手段研究了ZrO2对BAS系微晶玻璃中六方钡长石析晶和六方钡长石向单斜钡长石晶型转变的影响.研究表明,两组BAS系玻璃的烧结温度低于850℃,晶化温度低于900℃.六方钡长石的析出为整体析晶.不加形核剂晶型转变为整体析晶;添加ZrO2晶型转变为表面析晶.提高Ba含量或添加ZrO2促进六方钡长石的析出和晶粒细化.化学计量比的BAS系微晶玻璃中添加ZrO2明显促进晶型转变.高Ba含量的BAS系微晶玻璃中添加ZrO2表现为抑制晶型转变,850℃保温100h不发生转变.