烧结法制MgO-SiO2-Al2O3-B2O3-KF玻璃陶瓷成分设计优化及显微析晶研究

通过烧结与水淬相结合的方法制备并系统探讨了MgO- SiO2-Al2O3-B2O3-KF玻璃陶瓷的显微析晶.研究表明:MgO-SiO2-Al2O3-B2O3-KF玻璃陶瓷的烧结收缩率与玻璃化及组分的析晶程度相关;析晶程度愈高,烧结坯愈致密;试样中成分配比愈接近云母晶体成分的原子比,玻璃陶瓷的显微析晶程度愈高;在烧结温度为1 000℃时,即开始出现析晶,到1 050℃时,析晶程度达到最高,继续提高烧结温度,显微析晶又发生重熔.     

碱金属氧化物对CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2玻璃黏度和析晶性能的影响

用熔制法制备含不同碱金属氧化物的Ca O-Mg O-Al2O3-Si O2(CMAS)系微晶玻璃,通过旋转黏度仪测试该玻璃黏度,再结合差示扫描量热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等分析方法,研究不同碱金属氧化物对微晶玻璃析晶性能的影响。结果表明:含不同碱金属氧化物的CMAS系微晶玻璃析出的主晶相均为辉石,但玻璃的高温黏度以及显微硬度存在差异。其中含6%Na2O(摩尔分数,下同)试样熔化温度为1 475℃,显微硬度为6.4 GPa。当3%K2O取代3%Na2O时,玻璃的高温黏度降低,熔化温度为1 460℃,析晶能力增强,显微硬度7.6 GPa。当3%Li2O取代3%Na2O时,玻璃高温黏度降低明显,试样熔化温度为1 385℃,析晶能力增强,显微硬度为7.1 GPa。     

低温高强SiO_2-B_2O_3-Al_2O_3-CaO-Na_2O陶瓷结合剂的结构与性能研究

陶瓷结合剂被广泛应用于金刚石磨料磨具的生产。制备了一组低温高强SiO2-B2O3-Al2O3-CaO-Na2O陶瓷结合剂。通过XRD、DSC、力学测试仪、热膨胀仪以及SEM等方法测试分析了陶瓷结合剂的结构与性能。结果表明,1#至3#组陶瓷结合剂的最佳烧结温度分别为720℃、700℃以及680℃,同时该组陶瓷结合剂平均抗折强度可达110MPa左右,热膨胀系数约为6.80×10-6~7.0×10-6℃-1等。同时分析讨论了SiO2与B2O3相对含量的变化对该陶瓷结合剂结构与性能的影响。     

烧结温度对Al_2O_3-SiC复合陶瓷力学性能的影响

以Al2O3和SiC为原料,利用热压烧结法制备了Al2O3-SiC复合陶瓷.采用三点弯曲法、单边切口梁法等手段和SEM方法分别测定和分析了该复合陶瓷的抗弯强度、断裂韧性、致密度和断口形貌.结果表明,Al2O3-SiC10wt%复合陶瓷的致密度随热压烧结温度的提高而逐渐提高,最高可达98.42%;抗弯强度随烧结温度的升高而呈上升趋势,在1 800℃时抗弯强度最大为623MPa;断裂韧性明显是随温度的升高加强,特别是在1 850℃烧结时达到最高值7.9MPa·m1/2.材料的断裂方式主要为沿晶断裂,随着烧结温度升高,穿晶断裂所占的比例增大.     

烧结温度和成分对Al_2O_3-TiC复合材料力学性能影响

以α-Al2O3粉、TiC粉为原料,采用热压烧结工艺制备了Al2O3-TiC复合材料,系统研究了烧结温度以及成分对Al2O3-TiC复合材料的组织结构和力学性能的影响规律.结果表明:α-Al2O3与TiC间没有发生化学反应,两相间具有很好的化学相容性.TiC的引入有利于提高Al2O3-TiC复合材料的力学性能.1 600℃热压烧结的Al2O3-20%TiC复合材料具有最佳的力学性能,其抗弯强度和断裂韧性分别达到509.45 MPa和5.27 MPa·m1/2,复合材料的断裂方式主要是沿晶断裂,同时伴有穿晶断裂.     

TiO_2和Cr_2O_3复合晶核剂对微晶玻璃晶化行为的影响

通过差热分析、X射线衍射分析、偏光显微镜和扫描电镜观察等测试方法 ,研究了TiO2 和Cr2 O3作晶核剂对金属尾矿微晶玻璃晶化行为的影响 .研究表明 :Cr2 O3 和TiO2 复合晶核剂能有效地促进CaO -MgO -Al2 O3-SiO2 系统玻璃在较低温度下即开始晶化 ,且形成以透辉石为主晶相的微晶玻璃 ,晶核剂质量浓度不同对玻璃析晶的影响不同 .     

热压烧结Al_2O_3/Ti(C,N)-Nb-Cr-Y_2O_3陶瓷材料的显微结构与力学性能

采用热压烧结方法制备Al2O3/Ti(C,N)-Nb-Cr-Y2O3复合陶瓷材料,并用扫描电子显微镜观察分析材料的微观结构。通过调整热压烧结工艺,研究烧结温度和保温时间对Al2O3/Ti(C,N)-Nb-Cr-Y2O3材料的显微组织与力学性能的影响。研究发现:烧结温度能显著影响陶瓷材料的显微组织和力学性能,温度在低于1650℃范围内,材料的致密度随温度升高而提高,力学性能也随之提升;但烧结温度超过1650℃时,晶粒异常长大,材料性能降低。热压烧结的保温时间以15min为宜。在烧结温度为1650℃、保温时间15min下,热压烧结Al2O3/Ti(C,N)-Nb-Cr-Y2O3陶瓷复合材料的力学性能良好,抗弯强度、维氏硬度、断裂韧度分别为735MPa、20.45GPa、8.9MPa·m1/2。     

Fe_2O_3和ZrO_2对花岗岩尾矿微晶玻璃析晶行为的影响

以花岗岩尾矿为主要原料制备CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃,用DSC、XRD和SEM等手段研究了Fe2O3和ZrO2对微晶玻璃析晶行为的影响。结果显示,Fe2O3可以降低玻璃转变温度和析晶峰温度,促进玻璃析晶,而ZrO2的作用正好相反,抑制玻璃析晶。不添加任何晶核剂以及分别添加4%ZrO2和4%Fe2O3的样品均以表面析晶为主,析出的主晶相为斜长石。同时添加4%ZrO2和4%Fe2O3的样品在770℃核化,920℃晶化后出现整体析晶,析出的主晶相为透辉石,次晶相为尖晶石和镁黄长石。     

燃料电池用新型封接玻璃的高温热稳定性分析

采用差热扫描示量法(DSC)对平板式固体氧化物燃料电池(p-SOFC)封接材料SrO2-Al2O3-SiO2-La2O3-B2O3玻璃进行析晶动力学分析。运用动力学模型计算出玻璃的析晶活化能为271kJ/mol,析晶过程主要受扩散控制。利用热膨胀数据和VFT粘度方程计算得到玻璃在800～950℃区间对应的粘度曲线。结果表明,该玻璃满足封接的高温流动性要求。在p-SOFC封接和工作温度下对玻璃进行不同时间的热处理,该玻璃转变为微晶玻璃,主晶相为Sr2SiO4和Sr2AlSiO7。通过XRD图谱拟合计算得出,在工作温度下保温时间达到20h以上,玻璃析晶趋势趋于平缓,结晶度在55%以上。     

Li_2O、La_2O_3含量对Li_2O-La_2O_3-Ta_2O_5-SiO_2系统玻璃析晶性能的影响

电极玻璃的析晶性能是直接影响电极制作的重要因素 ,本文通过析晶实验 ,利用X射线衍射分析对Li2 O La2 O3 Ta2 O5 SiO2 系统玻璃的析晶性能进行了研究。结果表明 :引入适量的Li2 O、La2 O3能改善该系统玻璃的析晶性能。     

Effect of nucleating agents on microstructure and mechanical properties of SiO2-Al2O3-ZrO2 glass-ceramics

SiO2-Al2O3-ZrO2 glasses with different nucleating agents were crystallized under special processing schedule. The microstructure and mechanical properties of the glass-ceramics in SiO2-Al2O3-ZrO2 system were investigated by differential scanning calorimetry, scanning electron microscopy, X-ray diffraction and three-point bending method. The results show that ZrO2 is not an effective nucleating agent in SiO2-Al2O3-ZrO2 system, while TiO2 is effective for the separation of spinel, and P2O5 facilitates solubility of ZrO2 in glass and crystallization. The main crystalline phases of the glass-ceramics are spinel, anorthite and tetragonal zirconia. With the increase of ZrO2 content in the glass, glass-ceramics show higher bending strength （120 MPa） than others.     

Preparation and crystallization action of SiO2 -Al2O3 -CaO-ZnO-R2O porous glass-ceramics

Using powder-sintering method,SiO2-Al2O3-CaO-ZnO-R2O porous glass-ceramics were produced for analysis. Five samples with different SiO2 /CaO ratios were used in the research. The mechanical properties, microstructures and textures of porous glass-ceramics are investigated by using differential thermogravimetric analysis/differential thermal analysis ( TGA/SDTA) ,X-ray diffraction ( XRD) ,and scanning electron microsco- py ( SEM) . The activity energy of crystallization ( E) and crystallization kinetics parameter ( k) were calculated based on the modified JMA equation. The Avrami parameter n was obtained according to Augis-Bennett function. The results show that the k value of No. 1 sample ( SiO2 /CaO = 61∶ 18) is the largest among all samples, which tends to crystallize more easily,and crystallization processes of all samples are observed bulk crystallization. The main crystal phase observed is parawollastonite ( clinorhombic system) with puncheon shape. Poreforming agents decomposed at 100 - 500 ℃ form a large number of closed pores with micron dimension and several semi-open pores distribute uniformly in the glass-ceramics matrix. This work may be expected to be favorable for industrial scale applications of porous glass-ceramics in the field of building thermal insulation.     

硼掺杂对Ba_2TiSi_2O_8玻璃陶瓷结构与介电性能的影响

采用溶胶凝胶法合成了掺杂硼的Ba2TiSi2O8(BTS-B)粉体,并将粉体压成样品在同一马弗炉分别在900、950、1 000、1 050、1 100和1 150℃下烧结成瓷。并且对陶瓷的真密度和径向收缩率进行测试以确定最佳烧结温度。实验结果表明,掺硼的BTS陶瓷的最佳烧结温度为1 050℃;硼的引入并没有影响BTS陶瓷的主晶相;硼的存在降低陶瓷的烧结温度;陶瓷的介电常数和介质损耗随着硼含量的增加呈现先增大后减小的趋势,BTS-B1.5的介电常数最大(18左右)。     

Influence of ZrO2 on sintering and crystallization of CaO-Al2O3-SiO2 glass-ceramics

ZrO2 was added into CaO-Al2O3-SiO2 glass-ceramics and the effect of ZrO2 on sintering and crystallization of CaO-Al2O3-SiO2 glass ceramics was investigated. The results show that the sintering shrinkage ratio of glass particles decreases with the increase of the content of ZrO2. ZrO2 has an unfavourable effect on sintering shrinkage ratio of glass particles. The sintering shrinkage ratio of glass particles increases with the increase of sintering temperature. The increase of sintering temperature favors the decrease of the liquid phase viscosity of glass particles. ZrO2 has little effect on crystallization of main crystalline phase （β-wollastonite）. However, it promotes the crystallization at relatively low temperature.     

BaO-MgO-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃的研究

以MgO-Al2O3-SiO2系统为基础玻璃组成,TiO2为晶核剂,用少量的BaO取代MgO,制备出顽辉石/堇青石基微晶玻璃.采用差热分析、X射线衍射分析、扫描电镜等测试手段研究了BaO对玻璃析晶性能和显微结构等性能的影响,并探讨了不同量的BaO取代MgO对其电导率的影响.结果表明,在1 480℃通过熔融法制备玻璃试样...     

CaO-Zr02-Ti02-A1203-B203-Si02玻璃陶瓷的制备及化学稳定性研究

玻璃陶瓷是固化处理中、高放废物和α废物较为理想的候选材料之一。研究了特定条件下制备的CaO-ZrO2-TiO2-A120，-B20，-SiOz体系玻璃陶瓷在水淬和空气中自然冷却的两种冷却制度对其结晶行为和显微结构的影响，用粉末浸泡实验方法测试了其化学稳定性。结果表明：自然冷却形成的玻璃陶瓷晶相主要是ZrSiO。和ZrTiOt；在25-70℃范围内，温度对玻璃陶瓷浸出率无明显影响，90℃下浸出率比25℃，40℃，70℃的浸出率高一个数量级；7d元素总的归一化浸出为1．87g／m^2。     

垃圾焚烧飞灰电弧炉熔渣微晶玻璃的晶化行为

将垃圾焚烧飞灰与适量废玻璃粉混合后用电弧炉熔融处理,产生的水冷熔渣进一步粉碎、压型并在750～1 050℃间热处理制取微晶玻璃,运用同步热分析仪、X射线衍射仪、扫描电镜等测试设备对微晶玻璃的晶化行为及性能进行分析测试.研究表明:微晶玻璃主晶相为硅灰石CaSiO3和少量透辉石Ca(Mg,Al)(Si,Al)2O6,其衍射峰随处理温度升高呈增加趋势,850℃热处理时所得微晶玻璃具有较佳的微观结构和物理、机械及化学性能,其密度为2.62 g/cm3、抗弯强度达90.44 MPa,耐酸碱性分别为2.7％、0.9％,重金属浸出浓度非常低.     

圆柱形微波多模烧结腔烧结Al_2O_3陶瓷的性能

应用微波加热技术进行高纯Al2O3陶瓷烧结是一种理想的选择.本文使用一种新型的圆柱形微波多模烧结腔体进行了Al2O3陶瓷的烧结研究,该设备可在短时间内达到较高的烧结温度,并能实现坯体的整体烧结.分别对纯Al2O3粉体和Al2O3/MgO混合粉体进行了烧结实验,结果表明,添加MgO作为助烧剂烧结得到的陶瓷试样的相对密度高于纯Al2O3粉体烧结得到的陶瓷试样,在1 700℃下保温40 min,其相对密度可以达到理论密度的97.8%,维氏硬度达22.3 HV/GPa.从SEM图中可观察到试样微观结构良好,晶粒大小均匀,致密化程度高.     

MoP/TiO_2-SiO_2-Al_2O_3的制备及加氢脱芳性能研究

采用溶胶—凝胶法及共浸渍法制备了TiO2-SiO2-Al2O3复合载体,并用共浸渍法制备负载型MoP/TiO2-SiO2-Al2O3催化剂。XRD结果表明,TiO2的晶相衍射峰呈锐钛矿,SiO2则大多以无定型态分散于γ-Al2O3晶体表面。通过原位还原技术对催化剂进行还原处理,在连续固定床反应器上进行活性评价,结果表明,钛硅铝物质的量比对催化剂的活性有很大的影响,在温度为360℃,压力为3MPa,液时空速为1h-1,氢油体积比为500∶1的反应条件下,n（Ti）∶n（Si）∶n（Al）为1∶1∶4,Mo负载量为20%时,MoP/TiO2-SiO2-Al2O3催化剂的加氢脱芳活性最高,达到65.6%。并且TiO2-SiO2-Al2O3三元复合载体比传统的γ-Al2O3和SiO2-Al2O3二元复合载体的活性分别提高了19.6%和13.6%。