CeO_2含量对白云鄂博西尾矿为原料制备的微晶玻璃力学性能的影响

以白云鄂博西尾矿和粉煤灰为主要原料,采用熔铸法制备了高性能的CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CAMS)系微晶玻璃。研究了不同晶化温度下CeO2含量对CAMS系微晶玻璃析晶行为、显微结构和力学性能的影响。结果表明:Ce4+离子可以置换辉石相主晶相中Ca2+形成置换固溶体;质量分数为0.6%的CeO2可以降低微晶玻璃的晶化温度、提高辉石相结晶度、促进其形成交错咬合的枝晶结构,从而提高微晶玻璃样品的抗折强度和显微硬度;过量的CeO2富集于辉石相晶间并进而形成Ca2Ce8(SiO4)6O2第二相晶间相,阻碍辉石相的形成和长大,从而使样品的力学性能有所降低。添加0.6%CeO2的微晶玻璃样品经870℃晶化2 h后,抗折强度和显微硬度分别达到234 MPa和6.982 GPa。     

XRD法测定微晶玻璃晶相含量

利用X射线衍射技术,提出了一种无需纯晶相作标样,仅根据玻璃相散射峰的强度数据确定微晶玻璃结晶度,然后利用标准卡片上的“参比强度”值计算各晶相含量的方法。采用该方法研究了不同烧结工艺制得的2组BaO-Al203-SiO2系微晶玻璃中各晶相的含量。该方法与Rietveld法测得的结晶度的偏差小于3．2％,测得的各晶相含量的偏差小于2．6％。利用所获得的各晶相质量分数,根据加和法则计算得到微晶玻璃样品的密度,它们与利用Archimedes排水法测得的密度值的相对偏差小于1．8％。提出的方法简便易行,准确性满足材料研究的要求。     

SiO2-Al2O3-CaO-MgO-Fe2O3-ZrO2-F系玻璃陶瓷的析晶

应用扫描电子显微镜、X射线衍射及示差扫描量热法等技术研究了一种SiO2-Al2O3-CaO-MgO-Fe2O3-ZrO-F玻璃陶瓷析晶特征和组织形貌.结果表明:玻璃转变温度为725 ℃左右,在730 ℃后形成了分布均匀的孔状非晶态分相现象.在第一放热峰温度(820 ℃)析晶时,玻璃样品为表面析晶,析出晶体为钙长石(CaAl2Si2O8)和硅灰石(CaSiO3).从表面向内部分别形成枝状晶体、枝状晶体和粒状晶体、粒状晶体三层不同的表面析晶形态.在1040 ℃保温后,玻璃样品中表面析晶和整体析晶共存,析出晶相均以钙长石为主.     

高炉矿渣微晶玻璃的研制

以高炉矿渣为主要原料,加入适量辅助原料,经过熔融、热态浇注成形得到基础玻璃,对其应用两级热处理工艺,获得主晶相为硅灰石的矿渣微晶玻璃.并运用DTA、SEM分析技术确定矿渣微晶玻璃的核化、晶化温度及矿物组成,比较热处理前后样品的微观结构.结果表明:以硅灰石为主晶相的矿渣微晶玻璃,其结构均匀致密、机械性能良好.     

Fe_2O_3对尾矿微晶玻璃析晶及磁学特性影响的机理研究

以白云鄂博尾矿及粉煤灰等固体废弃物为主要原料,利用熔融法制备得到了CAMS系尾矿微晶玻璃,通过DSC、XRD、SEM、TEM及振动样品磁强计等测试手段研究了Fe_2O_3对微晶玻璃析晶及磁学特性的影响规律。结果表明,微晶玻璃的初始形核相为磁铁矿相,随着热处理温度的升高,辉石相在磁铁矿晶核的基础上形成并逐渐生长。富铁微晶玻璃中磁铁矿相和辉石主晶相可同时存在,室温磁滞回线的测试结果表明磁铁矿相直接影响微晶玻璃的磁学特性。     

BaO-Al2O3-SiO2微晶玻璃密度的计算

为了评估密度作为BaO-Al2O3-SiO2(BAS)微晶玻璃晶化热处理和质量监控手段的可行性和准确性,提出一种测定微晶玻璃密度的方法.利用x射线衍射和Rietveld结构精修法准确测定烧结制备的BAS微晶玻璃中各晶相的质量分数和密度,研究了加和法则应用于BAS系微晶玻璃的准确性.对比精修得到的晶相的晶胞参数和对应标准卡片上纯晶相的晶胞参数,得到样品中各晶相的密度.结果表明:BAS微晶玻璃中各晶相与对应纯晶相的密度差别极其微小.利用获得的各相的质量分数,根据玻璃工艺学的经验数据计算残余玻璃相的密度.最后,根据加和法则计算得到BAS微晶玻璃样品的密度,所得的密度值与利用Archimedes法测得的密度值的相对偏差小于1.4%.     

烧结法制备负膨胀β-锂霞石微晶玻璃

采用化学纯原料,利用烧结法制备了Li_2O-Al_2O_3-SiO_2系负膨胀微晶玻璃。利用DTA、XRD、SEM和EDS等测试方法,研究了微晶玻璃基础成分配比(Al_2O_3/Li_2O)和添加剂(Bi_2O_3)用量对微晶玻璃物相组成、显微结构、热学性能和力学性能的影响。随着Al_2O_3/Li_2O不断增大,样品的主晶相始终为β-锂霞石,样品的吸水率逐渐减小,热膨胀系数与抗折强度则不断增大。随着Bi_2O_3添加量的增加,微晶玻璃中次晶相Bi_2SiO_5的析出量也随之增加。由于Bi_2SiO_5晶相的热膨胀系数远大于β-锂霞石晶相,故微晶玻璃的热膨胀系数逐渐增大。     

CaO-B2O3-SiO2系低温共烧陶瓷的致密化行为及性能

以CaO-B2O3SiO2(CBS)玻璃粉末为原料.采用流延成形工艺制备了CBS系生料带.生料带在排完胶后可以在775～950℃内烧结.研究了生料带在烧成过程中致密化和晶化行为以及烧成温度对其介电性能和烧结性能的影响.结果表明:烧成样品中的主晶相为β-CaSiO3,850～900℃烧成样品中有少量CaB2O4.在样品烧成过程中,排胶后的CBS玻璃粉末首先烧结致密化,然后才开始晶化,即致密化过程要早于晶化过程,CBS玻璃的析晶倾向于整体析晶, 这有利于CBS玻璃粉末的烧结.由于玻璃中析出晶相与残余玻璃相存在密度差,烧成样品的体积密度随着烧成温度的升高而降低.烧成温度的升高可促使玻璃中晶体析出和长大,且析出晶相具有比CBS玻璃低的相对介电常数(岛),样品的εr随烧成温度的升高呈下降趋势.     

Na2O-B2O3-SiO2-TiO2玻璃分相与析晶的研究

熔融分相法是制备负载型纳米TiO2光催化材料的新方法。该方法是以Na2O-B2O3-SiO2-TiO2系为研究对象,通过制备不同组成的样品,并进行X射线分析及显微分析,进一步研究了熔融分相法中玻璃分相与TiO2析晶的关系。结果表明:组成在玻璃分相区域的样品,有玻璃分相现象产生,TiO2晶体能够析出,而在未分相区域的组成,样品中没有产生玻璃分相,TiO2晶体不能析出;玻璃分相的结构影响了TiO2晶体的生长,相同热处理条件下,组成中硅含量越少,其玻璃分相程度越大,TiO2析晶越容易,TiO2的析晶尺寸越大。     

热处理制度对高ZnO含量的Li2O-Al2O3-SiO2系统玻璃析晶及热膨胀系数的影响

以TiO2 ZrO2 P2O5为复合成核剂,采用传统熔融冷却法获得了高ZnO含量的Li2O-A l2O3-SiO2系统的基础玻璃。通过差热分析确定了该玻璃的热处理条件、晶化性能,利用梯温炉实验、X射线衍射分析和扫描电镜对晶化试样的物相和微观结构进行了研究,讨论了热处理制度对玻璃的析晶及热膨胀系数的影响。研究结果表明:含10%(质量分数)ZnO的LAS系统样品玻璃最佳核化温度为(710±2)℃,玻璃的晶化活化能E为(275±2)kJ/mol,晶化指数n为3.11±0.2,样品玻璃在较低温度下失透,并且随着晶化温度升高,样品的热膨胀系数加大。     

TiO2加入量对高炉渣微晶玻璃析晶的影响

以高炉渣微晶玻璃为研究对象,改变配料中晶核剂TiO2的含量,制得微晶玻璃样品. 以不同的升温速率对样品进行差热分析,根据升温速率和差热分析曲线上的晶化峰温度,采用3种不同的方法计算微晶玻璃样品的析晶活化能. 结果表明,随着TiO2含量的增加,析晶活化能呈现出先减小后增大的趋势,在TiO2的加入量为3.1%时,微晶玻璃的析晶活化能最低,此时拟合出的3种析晶活化能最小值分别为135.7, 143.9, 151.7 kJ/mol. 样品的红外谱图表明,TiO2的含量为3%~4%时析出晶体较多. TiO2含量为3%和4%的样品的X射线衍射图谱表明,样品中析出了以透辉石为主晶相、金红石为次晶相的晶体.     

若干网络形成体对Bi系玻璃形成及性能的影响

本文研究了添加少量B_2O_3,Sio_2和P_2O_5等玻璃网络形成体对Bi-Sr-Ca-Cu-O系统玻璃形成能力、稳定性和性质的影响。结果表明:Bi在Bi系玻璃中主要以[BIO_3]三配位形式存在,该玻璃呈逆玻璃状态;晶化热处理后主晶相为85K的2212低温超导相,未发现110K的2223高温相;引入少量B_2O_3,SiO_2和P_2O_5能明显提高玻璃形成能力和稳定性,改变析晶程序,促进2223高温相生成;当同时加入少量Sb_2O_3时,则会降低玻璃熔融温度,加速2223高温相生成,改善其电磁性能。从玻璃结构和2223相形成机理对上述结果作了解释。     

基于正交试验的钡硼硅酸盐玻璃陶瓷的热处理制度研究

热处理是使玻璃陶瓷获得预定结晶相的关键工序.采用正交试验法研究了热处理制度(核化温度、晶化温度、保温时间)对钡硼硅酸盐玻璃陶瓷晶相结构和显微结构的影响.结果表明:采用一步法(核化、晶化同时进行)和二步法(核化、晶化分开进行)热处理时,样品的主晶相均为CaZrTi2O7-2M,还含有少量ZrO2相.对于两步法,在720℃核化2h、850℃晶化3h的条件下,钙钛锆石的晶相含量较高,晶粒为长条状,长约20～30 μm.当晶化温度较高(900～950℃)或晶化时间较长(2～3 h)时,都会出现CaTiSiO5晶相.各参数对玻璃陶瓷中晶相含量的影响顺序为:晶化温度＞核化温度＞晶化时间＞核化时间.一步法热处理温度变化对样品的晶相组成和显微结构变化较小.     

熔制法制备不同晶相的钙镁铝硅微晶玻璃

采用熔制法制备两种可析出不同晶相的CaO-MgO-Al2O3-SiO(2CMAS)玻璃,研究了不同原料组成下CMAS玻璃的析晶行为和显微结构。研究结果表明,CMAS玻璃A在986℃下热处理4 h,能析出钙长石和透辉石主晶相;CMAS玻璃B在950℃下热处理4h,可获得堇青石晶相及少量金红石型TiO2晶相。     

TiO2对R2O-CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃显微结构及性能的影响

用熔融法制备了R2O-CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃,采用差示扫描量热法(DSC)、X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等测试方法,研究了TiO2对微晶玻璃显微结构和性能的影响.结果表明,TiO2在热处理过程中有降低基础玻璃成核位垒,促进析晶的作用,TiO2的添加量为4.5％(质量分数)和5.0％时,样品的主晶相为镁橄榄石,次晶相为透辉石和斜顽辉石.随着TiO2添加量的进一步增加,镁橄榄石晶相的衍射峰逐渐减弱,斜顽辉石晶相的衍射峰逐渐增强;TiO2的添加量为5.5％和6.0％时,样品的主晶相为斜顽辉石,次晶相为镁橄榄石和透辉石;样品的力学性能有先增大后稳定的趋势,抗弯强度最大为87.08 MPa,显微硬度最大为7.16 GPa.     

表面粗糙度对Li_(1.4)Al_(0.4)Ge_(1.6)(PO_4)_3玻璃陶瓷交流阻抗的影响

采用玻璃晶化法制备了Li1.4Al0.4Ge1.6(PO4)3玻璃陶瓷。利用X射线衍射仪、扫描电镜、电化学工作站等现代测试手段,研究了表面粗糙度对样品的电学性能的影响。结果表明:玻璃晶化后其主晶相为Li Ge2(PO4)3,并含有少量的Al PO4以及其它未知相。Li1.4Al0.4Ge1.6(PO4)3玻璃晶化后离子电导率显著增加,同时随着样品粗糙度增加,交流阻抗图半圆逐渐被"压扁"甚至消失。     

表面粗糙度对Li_(1.4)Al_(0.4)Ge_(1.6)(PO_4)_3玻璃陶瓷交流阻抗的影响

采用玻璃晶化法制备了Li1.4Al0.4Ge1.6(PO4)3玻璃陶瓷。利用X射线衍射仪、扫描电镜、电化学工作站等现代测试手段,研究了表面粗糙度对样品的电学性能的影响。结果表明:玻璃晶化后其主晶相为Li Ge2(PO4)3,并含有少量的Al PO4以及其它未知相。Li1.4Al0.4Ge1.6(PO4)3玻璃晶化后离子电导率显著增加,同时随着样品粗糙度增加,交流阻抗图半圆逐渐被"压扁"甚至消失。     

铁尾矿-CRT玻璃协同制备CMAS微晶玻璃的研究

以废弃的承德铁尾矿和CRT显像管废玻璃为主要原料,采用烧结法制备CaO-MgO-Al2O3-SiO2微晶玻璃,并利用DSC、XRD和EPMA等测试手段对样品的晶相种类、微观结构以及各项理化性能进行表征.结果表明:CRT玻璃的合适引入量为20％.直接采用CRT玻璃和铁尾矿进行烧结,微晶玻璃主晶相为石英,无法制备具有预期晶相的试样;将铁尾矿高温熔化后进行水淬,可以有效提高烧结反应活性,有利于制备CMAS微晶玻璃;铁尾矿中额外添加11.6wt％ CaO,6.2wt％ MgO和2.7wt％ Al2O3后再熔化水淬,与CRT玻璃复合在900℃保温2h进行烧结后样品的主晶相为透辉石,此时微晶玻璃结晶度最高,样品体积密度为2.54 g/cm3,气孔率0.8％,维氏硬度为6.9 GPa.     

钙钛锆石-钡硼硅酸盐玻璃陶瓷的制备及表征

采用熔融–热处理工艺制备了Si O2–B2O3–Ba O–Na2O–Ca O–Zr O2–Ti O2体系钙钛锆石基钡硼硅酸盐玻璃陶瓷,研究了Ca O、Ti O2、Zr O2(记为CTZ,摩尔比为2:2:1)含量对玻璃陶瓷相结构、显微结构的影响,采用产品一致性测试法(PCT)测试了玻璃陶瓷样品的抗浸出性能。结果表明:样品的玻璃转变温度为615~650℃且随着CTZ含量增加而升高。CTZ含量为35%的样品和CTZ含量为45%的样品分别在900和850℃附近出现了明显的放热峰。当CTZ含量≥30%时,钙钛锆石晶相开始析出;CTZ含量为45%时,样品中出现大量均匀分布的柱状钙钛锆石晶相;CTZ含量达55%时,样品致密性较差,除钙钛锆石晶相外还有榍石和二氧化硅晶相析出。PCT测试表明:CTZ含量为45%的样品具有较好的抗浸出性能,B和Na在42 d后的归一化质量损失约为0.1 g/m2,Si和Ca约为0.01 g/m2,与硼硅酸盐玻璃固化体处于同一数量级。     

溶胶-凝胶法制备Sr2FeMoO6纳米晶

本文应用溶胶-凝胶法制备了双钙钛矿结构巨磁电阻(colossal magnetoresistance)材料Sr2FeMoO6。用X射线粉晶衍射对其进行了物相鉴定,表明在1473K已经得到较好的Sr2FeMoO6产物,分析结果证明得到的产物为纳米粉末态晶体,平均粒径为39nm。磁测量表明该样品Tc高于室温且具有较大的磁电阻。