烧结法制备粉煤灰微晶泡沫玻璃

利用粉煤灰通过烧结法制备了微晶泡沫玻璃。研究表明,选用碳酸钙作为发泡剂,最佳用量为5%。通过正交实验确定了最佳热处理条件:发泡温度1025℃、升温速率14℃/min、发泡时间30min。通过XRD和SEM研究了微晶泡沫玻璃的析出晶相和显微结构。主晶相为钙长石CaAl2Si2O8,次晶相为普通辉石Ca(Mg,Fe,Al)(Si,Al)2O6。所制得微晶泡沫玻璃综合性能优于泡沫玻璃和粘土砖。     

多孔微晶玻璃的研制及性能

以废玻璃为主要原料,用V2O5作为成核剂,再加入其它辅助原料制备了多孔微晶玻璃,研究了发泡温度、保温时间等因素对多孔微晶玻璃泡径及性能的影响。结果表明,发泡温度越高,泡径越大,制品密度越小,最佳发泡温度为725℃;保温时间越长,泡径越大,当在725℃保温25min时,析出的晶体有SiO2、Al2SiO5及Na2Ca2(SiO3)3,平均泡径为2.039mm,密度为0.65g.cm-3,热膨胀系数为115.6×10-7℃-1,抗压强度为7.31MPa,抗折强度为5.83MPa。     

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。     

烧成工艺制度对泡沫微晶玻璃性能的影响

本文利用废玻璃粉和废陶瓷粉制备泡沫微晶玻璃,在确定配方范围的基础上,通过正交优化设计的方法,对制备泡沫微晶玻璃的烧成工艺制度进行优化,使之具有轻质、高强、低导热系数的优良性能.结果表明:烧结温度和发泡温度对泡沫微晶玻璃比强度的影响显著.确定了泡沫微晶玻璃的最优烧成工艺制度为:烧结温度1050℃,发泡温度870℃,发泡时间35 min.优化烧成工艺制度下制备泡沫微晶玻璃试样的表观密度为450 kg/m3,抗压强度为6.84 MPa,导热系数为0.045 W/(m·K),吸水率为0.1％.     

烧结时间对高钛高炉渣-粉煤灰微晶泡沫玻璃的影响

以高钛高炉渣、粉煤灰和废玻璃粉为主要原料,硼砂为助熔剂,碳酸钙为发泡剂,十二水磷酸钠为稳泡剂,通过烧结法制备了微晶泡沫玻璃.研究了烧结时间对微晶泡沫玻璃析出相、微观形貌、体积密度、抗压强度、吸水率及热导率的影响.结果表明,在900℃下,烧结时间变化对析出相影响不显著,主要为透辉石Ca(Mg,Al)(Si,Al)2O6,富铝普通辉石Ca(Mg,Fe,Al)(Si,Al)2 O6以及普通辉石Ca(Mg,Fe)Si2 O6.随烧结时间从0 min延长至30 min,材料孔径大小变得越来越均匀,抗压强度、体积密度、热导率先升高后降低,吸水率逐渐降低;烧结时间在30～60 min时材料孔径大小不均匀,抗压强度下降,体积密度、热导率逐渐升高,吸水率先升高后降低.综合而言,当烧结时间为30 min时,微晶泡沫玻璃具备最优综合性能.     

烧结温度对粉煤灰-高钛高炉渣微晶泡沫玻璃孔结构与性能的影响

以粉煤灰、高钛高炉渣和废玻璃为主要原料,CaCO_3为发泡剂,Na_2B_4O_7·5H_2O为助熔剂,Na_3PO_4·12H_2O为稳泡剂,通过"一步法"粉末烧结制备了微晶泡沫玻璃。借助DSC、XRD和SEM等分析测试手段研究了烧结温度对微晶泡沫玻璃物相组成、气孔结构、体积密度、孔隙率、吸水率及抗压强度的影响。结果表明:烧结温度变化对样品的物相种类影响不显著,析出的晶体主要为透辉石Ca(Mg,Al)(Si,Al)_2O_6,普通辉石Ca(Mg,Fe)Si_2O_6以及富铝普通辉石Ca(Mg,Fe,Al)(Si,Al)_2O_6,同时还含有少量的硅灰石Ca_3Si_3O_9。随着烧结温度的升高,微晶泡沫玻璃的气孔结构变得越来越均匀。然而,940℃时由于小气孔的合并产生了孔径达到2～4 mm的大孔,导致样品的力学性能很低。综合而言,当烧结温度为900℃时,样品孔径大小合适且均匀性好,所制得的泡沫微晶玻璃具备最优综合性能。     

利用煤粉炉渣制备微晶泡沫玻璃的研究

以煤粉炉渣为主要原料,以碳酸钙作为发泡剂,磷酸钠作为稳泡剂,再加入其他辅助原料制备了微晶泡沫玻璃,研究了碳酸钙和磷酸钠的掺入量、发泡温度、保温时间对微晶泡沫玻璃性能的影响,并且采用XRD分析其物相组成,结果表明,当发泡剂和稳泡剂的掺量分别为4.5%和5%,发泡温度为1000℃,发泡时间为20min时,试样已经完全转化为微晶泡沫玻璃,主晶相为硅灰石,次晶相为钙长石和辉石,平均泡径达2.03mm,表观密度为938 kg/m3,气孔率达52.6%,抗压强度达17.95MPa,抗弯强度达12.51 Mpa,热膨胀系数达5.67×10-6/℃,导热系数达0.20 W/(m.K)。     

以油页岩渣为原料制备微晶泡沫玻璃

以油页岩渣为主要原料,加入其他辅助原料制备了微晶泡沫玻璃,并分析了各种因素对微晶泡沫玻璃性能的影响.结果表明,发泡剂碳酸钙和稳泡剂磷酸钠的最佳掺量为4%和6%;最佳的工艺条件为:发泡温度1080℃,发泡时间15 min,升温速率14℃/min.试样经过预热、烧结、发泡、稳泡和退火等热处理工艺,完成了发泡和析晶过程.其中发泡工艺需要较高温度,并在短时间内保温.XRD,SEM及FT-IR分析表明,试样已经完全转化为微晶泡沫玻璃,主晶相为普通辉石,次晶相为钙长石,晶体呈纤维状结构且相互交织.与相关材料比较,微晶泡沫玻璃具有机械强度高和质轻保温隔热的优点.     

热处理温度对磷渣-煤矸石微晶玻璃结构和性能的影响

以磷渣和煤矸石为原料,采用一步烧结法制备了性能优良的CaO?Al2O3?SiO2(CAS)系微晶玻璃,用差示扫描量热法(DSC),X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等对其进行分析和表征,研究了热处理温度对微晶玻璃晶相组成、微观结构和宏观性能的影响规律。结果表明,固废利用率达100%,微晶玻璃性能良好;以磷渣和煤矸石为原料在1250℃下熔融2 h、于850℃热处理保温2 h可制备主晶相为假硅灰石Ca3(Si3O9)的微晶玻璃,其抗折强度、显微硬度和体积密度分别为74.4 MPa,566.9 HV和2.75 g/cm3。随热处理温度升高,微晶玻璃主晶相由Ca3(Si3O9)相转变为硅灰石CaSiO3相,晶体形态由球状向针状、短柱状改变,对提高微晶玻璃抗折性能有利,而显微硬度和体积密度均先增加后降低。     

微晶泡沫玻璃的制备及力学性能研究

以废旧阴极射线管为主要原料,SiC为发泡剂,采用烧结法制备了微晶泡沫玻璃。通过DTA,XRD,SEM等分析手段,研究了发泡剂用量,升温速率,降温速率,保温时间对试样力学性能的影响。结果表明,所制备的微晶泡沫玻璃的主晶相为Pb,次晶相为Pb3O4,Al6Si2O13,抗压强度为6.28MPa,抗折强度为2.1MPa。     

氧化锆泡沫陶瓷过滤板的制备与性能研究

以氧化锆(ZrO2)粉为主要原料,氧化铝(Al2O3)粉和氧化钇(Y2O3)粉为烧结助剂,采用有机泡沫浸渍工艺制备出高性能氧化锆泡沫陶瓷过滤板。研究了烧成温度和保温时间对样品容重、抗热震性和抗压强度的影响。采用万能试验机、综合热分析仪、X射线衍射仪、扫描电镜等对样品性能进行了表征。实验结果表明,当烧成温度为1580℃,保温时间为120 min时,制备的氧化锆泡沫陶瓷过滤板性能最佳,其容重为0.452 g/cm3,抗热震性为12次,抗压强度为1.56 MPa。     

反应烧结制备多孔β-sialon/Si_3N_4陶瓷

以Si粉和Al2O3空心球为原料,采用反应烧结后高温烧结法制备了多孔β-sialon/Si3N4陶瓷。X射线衍射结果表明:在0.25MPa的氮气压力下于1300℃反应烧结2h后在0.25MPa的氮气压力下1700℃及1750℃高温烧结2h,制备的样品的组成为β-sialon(Si6-zAlzOzN8-z,z=3)及β-Si3N4,随着烧结温度由1700℃升高至1750℃,β-sialon的相对质量分数由29.9%增加至56.8%。场发射扫描电镜观察结果表明:1750℃高温烧结样品的显微结构由大孔β-sialon及疏松的β-Si3N4基体组成。1750℃高温烧结后,样品的气孔率为28%,抗弯强度为92.5MPa。     

烧结助剂含量对多孔Si3N4/BN复合陶瓷力学性能和介电性能的影响

以Si3N4和BN为原料,叔丁醇为溶剂,SiO2、Y2O3和Al2O3为烧结助剂,采用凝胶注模成型工艺制备具有高强度、低介电常数多孔Si3N4/BN复合陶瓷。研究了Y2O3和Al2O3含量对多孔陶瓷气孔率、孔径分布、物相组成、显微结构、抗弯强度和介电常数的影响。结果表明:通过调节Y2O3和Al2O3含量,多孔Si3N4/BN复合陶瓷的气孔率由55%增加到68%,气孔尺寸呈单峰分布,平均孔径为0.89～1.02μm;抗弯强度和相对介电常数随Y2O3和Al2O3含量的增加而单调增大,抗弯强度和相对介电常数的变化范围分别为29.9～60.9 MPa和2.30～2.85;通过调节Y2O3和Al2O3含量调控气孔率,能够获得介电性能和力学性能可调的高性能透波材料。     

Al2O3/Cu-Sn-Ti+B钎料/Ti-6Al-4V合金连接的微观结构及力学性能

在Cu-21Sn-12Ti钎料中添加不同质量分数的B粉制备Cu-Sn-Ti＋B复合钎料,然后在钎焊温度910℃保温10 min条件下钎焊Al2O3与Ti-6Al-4V合金。研究了原位生成TiB对Al2O3/Ti-6Al-4V合金接头微观结构及力学性能的影响。接头中原位生成的TiB呈晶须状均匀分布在Ti2Cu上,当采用TiB体积分数低于40%的钎料钎焊Al2O3与Ti-6Al-4V合金时,均可获得连接良好且界面致密的钎焊接头。随接头中TiB的体积分数增加,Ⅱ区中的Ti2（Cu,Al）含量增加,并逐渐变得连续,TiB的分布区Ⅲ范围增宽,Ti-6Al-4V合金向钎料中的溶解量增加。接头的室温抗剪强度随TiB的体积分数增加先上升后下降,当接头中TiB体积分数增至20%时,接头抗剪强度达最大,为70.1MPa。     

工艺参数对铁尾矿制备泡沫玻璃性能的影响

以铁尾矿为主要原料、CaCO3和Na2CO3为发泡剂、Na3PO4×12H2O和硼砂(Na2B4O7×10H2O)为稳定剂,制备了性能良好的泡沫玻璃材料,并研究了工艺参数对制品性能的影响. 结果表明,CaCO3为主要发泡剂,Na2CO3含量对制品性能影响不大;Na3PO4×12H2O为主要稳定剂,Na2B4O7×10H2O含量不宜过多;发泡温度升高使制品孔径变大、容重和抗压强度降低;而烧结温度升高使制品的容重和抗压强度均先减小后增大. 制备泡沫玻璃适宜的工艺参数为(%, w)：基础玻璃84, CaCO3 3, Na2CO3 2, Na3PO4×12H2O 8, Na2B4O7×10H2O 3, 发泡温度900~950℃,烧结温度1100℃. 由此制得的泡沫玻璃材料容重约为2.05 g/cm3,抗压强度达62 MPa左右.     

Al/Si比对SiO2-Al2O3-MgO系玻璃结构和性能的影响

SiO2-Al2O3-MgO系玻璃因具备强度大、弹性模量高等优异性能而用作高模量玻璃纤维的制备.采用熔融冷却法制备了不同Al/Si比的SiO2-Al2O3-MgO系基础玻璃,并研究了玻璃的结构和性能.红外光谱分析表明,玻璃网络结构由铝氧四面体[AlO4]和硅氧四面体[SiO4]相互连接而成.随着Al/Si比的增加,[AlO4]含量保持不变,[AlO6]含量逐渐增加.DSC分析表明,本系统玻璃的玻璃转变点Tg、成核温度Tx均随Al/Si比的增大而提高,玻璃的析晶倾向变强烈.热膨胀分析表明玻璃的热膨胀系数随Al/Si比的增大呈现先增大后减小的趋势.物理及机械性能测试结果如下:随Al/Si比的增大,密度、弹性模量均随之不断增大;而弯曲强度和维氏硬度则是持续降低.     

利用煤矸石制备微晶泡沫玻璃的研究

研究了以废玻璃和煤矸石为主要原料,采用烧结法制备新型微晶泡沫玻璃。该材料以透辉石CaMg(Si2O6)和硅灰石CaSiO3为主晶相,密度是0.93 g.cm-3,抗压强度为6.7 MPa。本研究为煤矸石的综合利用开辟了一个新的途径,具有明显的环境效益、经济效益和社会效益。     

Si粉氮化法合成Si3N4-SiC材料

以SiC、Si粉和Al2O3微粉为主要原料,羧甲基纤维素(CMC)为临时结合剂,采用氮化反应烧结法合成了Si3N4-SiC材料,主要研究了Si粉的粒度(≤0.074、≤0.044 mm)和加入量(质量分数分别为15%、17%、19%、21%)、烧成温度(分别为1 380、1 400、1 420、1 430、1 440、1 460和1 480℃)、Al2O3微粉添加量(质量分数分别为0、1%、2%、3%、4%,取代相应量的SiC粉)对Si3N4-SiC材料的显气孔率、体积密度、常温耐压强度、常温抗折强度、高温抗折强度及Si3N4含量的影响。结果表明:1)采用粒度较细Si粉的试样具有较高的致密度、常温强度、高温抗折强度和Si3N4含量;随着Si粉加入量的增加,试样的致密度略有增大但变化不大,常温强度和Si3N4含量逐渐增大,而高温抗折强度先增大后减小;2)适当提高烧成温度会明显改善Si3N4-SiC材料的高温抗折强度,但当温度超过1 440℃反而略有下降;3)添加Al2O3微粉对烧后试样的致密度、常温强度和高温抗折强度有益。综合来看,Si粉的适宜添加量(质量分数)为17%,较适宜的烧成温度为1 420～1 440℃,Al2O3微粉的适宜添加质量分数为2%。