煤矸石基泡沫陶瓷的制备及性能研究

以煤矸石和废玻璃为主要原料制备泡沫陶瓷，研究了煅烧温度和Na₃PO₄添加量对泡沫陶瓷的物相结构、显气孔率、抗压强度及表观密度等的影响。结果表明：陶瓷样品的线性膨胀率随煅烧温度的升高而逐渐增加，表观密度随煅烧温度的升高而逐渐降低；提高煅烧温度或Na₃PO₄添加量使泡沫陶瓷的平均孔径、显气孔率逐渐增加，抗压强度下降，表观密度呈不同的变化趋势，但未明显影响晶体结构。通过优化制备条件发现，当Na₃PO₄添加量为3%(质量分数)、煅烧温度为1 140℃时，样品孔径均匀，平均孔径为0.92 mm,抗压强度达到4.72 MPa,表观密度为0.69 g/cm³。本研究的煤矸石基泡沫陶瓷制备工艺简单，成本低，为煤矸石资源化利用提供了一条可行途径。     

一步直接烧结制备全固废煤气化渣微晶玻璃的性能变化研究

以煤气化渣为原料，采用一步直接烧结法制备了全固废煤气化渣微晶玻璃，并研究了烧结温度和时间对全固废煤气化渣微晶玻璃晶相演变、机械物理性能和微观结构的影响。结果表明，煤气化渣具有较强的析晶能力，得到的微晶玻璃主晶相为钙长石相。在800～1 150℃,随烧结温度的升高，微晶玻璃结晶度先增高后有所降低。过高的烧结温度会使微晶玻璃内部出现片状结构，理化性能下降。烧结温度在1 110～1 120℃,微晶玻璃晶粒细小且分布密集，表现出较好的物理性能。烧结时间对样品性能的影响较小。在烧结温度1 120℃、烧结时间2 h条件下，微晶玻璃维氏硬度为6.92 GPa,抗折强度为38.29 MPa,抗压强度为432.72 MPa,体积密度2.618 g/cm³,吸水率为0.21%,耐酸碱性分别为3.13%和0.92%,力学性能较优，但吸水率及化学稳定性方面还有较大提升空间。     

高岭土尾矿微晶泡沫玻璃的研制

以高岭土尾矿为主要原料,加入一定比例的废玻璃、硼砂,采用“一步法”制备微晶泡沫玻璃。研究不同含量的SiC对微晶泡沫玻璃性能的影响。采用DSC、SEM、XRD等测试技术对微晶泡沫玻璃的玻璃物相组成、形貌体积变化进行测试分析。制备出的微晶泡沫玻璃以石英和氧化铝为主晶相,体积密度为0.79 g/cm³,抗压强度可达到18.8 MPa。制备出的微晶泡沫玻璃具有体积密度小,抗压强度高,化学稳定性良好等特点,在建筑陶瓷行业有着广泛的应用价值,为高岭土尾矿重新再利用提供新的途径。     

TiO2促进CaAl4O7材料烧结规律及其机理

为了适应材料轻量化、经济化以及功能化的发展需要,以Al₂O₃和CaCO₃粉末为主要原料,TiO₂为添加剂,采用固相烧结法,经1200℃预烧2h-1600℃烧结1h后,制备了CA₂材料,并考察了TiO₂促进该材料烧结规律及其机理。结果表明,添加TiO₂中的Ti⁴⁺离子在烧结过程中通过取代Al³⁺离子固溶入了CA₂相中,有效地促进了CA₂相的晶格畸变,增加了Al³⁺离子空位,提高了CA₂相的活性,加速了离子混淆与扩散,从而有效地促进了CA₂相的烧结,同时超过固溶极限过量的TiO₂与脱溶的Al₂O₃反应生成Al₂TiO₅新相,填塞气孔,进一步促进了烧结致密化。综上因素,CA₂材料的致密化被有效促进。当TiO₂的添加量为1%时,显气孔率已由未添加时的12.7%下降到4.7%,体积密度已由未添加时的2.51g/cm³上升到2.65g/cm³,可制得显微结构交织分布的致密CA₂材料。     

氧化钛对镁砂抗热震性能及抗渣渗透性能的影响

为改善镁砂抗水化性能、抗热震性能及抗熔渣渗透性能，在轻烧氧化镁粉中添加1%(质量分数)、2%及3%的TiO₂微粉制备镁质复合材料，研究了TiO₂含量对材料烧结行为、显微结构及各性能的影响。结果表明：随TiO₂添加量增加，游离CaO及部分MgO相继转化为CaTiO₃及Mg₂TiO₄相，且MgO晶粒尺寸增大，样品抗水化性能显著提高。CaTiO₃及Mg₂TiO₄晶间相的形成降低了样品的热膨胀系数，诱导裂纹发生偏转，因此，样品的抗热震性能也随TiO₂增加逐步提高。此外，添加1%的TiO₂样品，因MgO晶粒增大及高稳定性的CaTiO₃晶间相形成，抗渣性能明显提高。然而，进一步增加TiO₂，低稳定性的Mg₂TiO₄晶间相的生成显著降低了样品的抗渣渗透性能。     

YSZ短纤维增强日用陶瓷固废再烧结材料的研究全文替换

中国传统陶瓷固废排放量巨大，陶瓷固废的资源化利用不但可解决固废丢弃填埋引起的生态环境危害，而且可节约大量天然矿物原料，带来重要的社会经济效益。本文以烧结日用陶瓷固废为主要原料，并引入少量氧化钇稳定氧化锆(YSZ)短纤维作为增强相，制备了高固废掺比的再生陶瓷材料。研究了纤维含量和烧成温度对制备的固废再烧结陶瓷材料的晶相组成、微观结构和力学性能等的影响，结果表明：YSZ纤维的添加量对固废材料的烧结性能影响不大，引入少量YSZ可明显提高废瓷再烧结材料的力学性能，其中，YSZ纤维添加量为15%并在1 250℃烧成时，样品的抗弯强度为113 MPa,断裂韧性可达2.63 MP·m^1/2。     

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％.     

反应析晶烧结法制备硅灰石玻璃陶瓷

本文提出了一种直接利用废玻璃制备硅灰石玻璃陶瓷的新工艺:反应析晶烧结法。将高岭土和碳酸钙为主要原料合成的析晶促进剂加入到废玻璃粉末中烧结,通过两者间的反应析出硅灰石。研究了析晶促进剂含量和烧结温度对硅灰石玻璃陶瓷的组织、烧结和性能的影响,结果表明:随着析晶促进剂含量的增加,玻璃陶瓷的体密度和开孔隙率增加,强度先增后降。提高烧结温度促进反应析晶,并导致玻璃陶瓷的体密度、开孔隙率和强度降低。析晶促进剂含量为15%,烧结温度为850℃时,制得的硅灰石玻璃陶瓷的力学性能最佳。     

高掺量煤矸石固废微晶玻璃结构与性能研究

本文通过XRD、SEM、TG-DSC、耐腐蚀性、密度、硬度、断裂韧性等测试,研究不同热处理制度和煤矸石掺量对微晶玻璃晶体结构、微观形貌、物化性能的影响。结果表明,该体系煤矸石微晶玻璃析出的主晶相为钙长石相(CaAl₂Si₂O₈),随着热处理晶化温度的升高,析出的主晶相数量变多,尺寸变大,但主晶相种类并未改变。当热处理制度为核化温度750 ℃保温1 h、晶化温度1 000 ℃保温1 h时,主晶相晶体尺寸大小约300~400 nm。在优化热处理制度下,当煤矸石掺量从44%(质量分数)增加到70%时,4种不同煤矸石掺量微晶玻璃的物化性能相差不大。综合考虑煤矸石固废利用率和样品的物化性能指标,煤矸石掺量为70%的样品综合性能最佳。本文设计的煤矸石微晶玻璃体系,对煤矸石固废的包容性好,消纳性强,可实现煤矸石固废的大掺量高值化利用,为解决煤矸石固废堆积、环境污染等问题提供了理论基础和实验依据。     

利用垃圾焚烧渣制备陶瓷透水路面砖的试验研究

垃圾焚烧渣是一种危险的固体废弃物,无害化利用垃圾焚烧渣具有重要意义。以垃圾焚烧渣为主要原料,通过高温烧结工艺制备了一种综合性能较佳的透水砖,研究了垃圾焚烧渣的添加量与烧成温度对样品结构与性能的影响规律。结果表明：添加适量的废玻璃及适当提高烧成温度能够改善试样的强度及环境安全性;当垃圾焚烧渣、废玻璃与煤粉(外加)的添加量分别为60%、40%、20%(质量分数)时,在1 200℃下烧成制品的透水系数、抗折强度与抗压强度分别为0.58 mm/s、6.23 MPa和18.58 MPa,其强度和透水系数分别达到了R_f4.5与B等级,且制品的Cu²⁺、Pb³⁺和Zn²⁺浸出浓度满足GB 5085.3—2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》要求。XRD与SEM-EDS分析结果表明,由废玻璃熔融而成的高温液相溶解了三氧化二铅、氧化锌和氧化铜,抑制了Cu²⁺、Pb³⁺和Zn²⁺的浸出。提高烧成温度能够降低样品的气孔率,促进三氧化二铅、氧化锌与氧化铜的...     

烧结温度对锰渣制备多孔陶瓷材料的性能影响

以电解锰渣、废玻璃、高岭土、碳粉为原材料，在不同的烧结温度下制备多孔陶瓷材料，研究了烧结温度对多孔陶瓷材料性能的影响。通过XRD、SEM、压缩强度测试、孔隙率测试对样品的物相形貌及性能进行了表征，结果表明烧结温度为900℃的样品，综合性能最好，其抗压强度为11.98 MPa,孔隙率为59.1%。     

晶化温度对MgO-Al2O3-SiO2系尖晶石微晶玻璃结构与性能的影响

采用熔融法制备了MgO-Al₂O₃-SiO₂系微晶玻璃,利用DSC、XRD、SEM等表征手段研究了晶化温度对微晶玻璃结构与性能的影响。结果表明,晶化温度为860℃时,有尖晶石晶体析出。晶化温度为1037℃、1080℃时,主晶相为尖晶石,次晶相为二钛酸镁和钛酸锆,随着晶化温度的升高,晶相含量增多,晶粒尺寸增加。晶化温度为1120℃时,主晶相仍为尖晶石,次晶相为金红石、钛酸锆。在1080℃晶化2 h后的微晶玻璃具有最佳的综合性能,其显微硬度为8.59 GPa,抗弯强度为146.0 MPa,热膨胀系数6.05×10^-6/K,密度为2.760 g/cm³。     

微波加热水玻璃制备多孔轻质隔热材料

传统的泡沫玻璃是在废玻璃中加入发泡剂以760℃以上发泡制的,此方法不仅耗能大、污染重,而且泡沫玻璃耐热温度过低（T≤450℃）。在不添加任何发泡剂下,微波直接加热水玻璃（Na₂O₃.2SiO₂）发泡制备低密度泡沫保温材料;成型的泡沫材料以强酸H⁺置换Na⁺,泡沫材料的耐温由450℃提高到1000℃;新工艺降低能源消耗,提高了耐热温度。水玻璃添加少量硅酸铝纤维,不仅能改善泡沫保温材料的隔热性能,同时提高材料的力学性能。水玻璃模数为3.2,硅酸铝纤维含量为1.35%时,保温材料的导热系数为0.064Wm^-1K^-1;保温材料的抗压强度最高可达0.64MPa。     

澄清剂对废液晶玻璃熔制耐热玻璃的影响

基于废液晶玻璃原料设计了一种新型耐热硼硅玻璃，针对所制耐热玻璃澄清困难，导致玻璃气泡含量多的问题，借助玻璃配合料高温视像研究方法，研究了CeO₂、NaCl、Na₂SO₄、SnO₂四种澄清剂对耐热玻璃澄清质量的影响。实验通过高温视像系统对玻璃液澄清过程进行观测，结果表明：在1 600℃熔化温度下，NaCl和Na₂SO₄作为单一澄清剂的添加量分别为0.50%(质量分数)、0.20%(质量分数)时，达到最佳澄清效果；CeO₂、SnO₂分别与NaNO₃复合作为复合澄清剂的添加量为0.40%(质量分数)CeO₂+2.60%(质量分数)NaNO₃、0.40%(质量分数)SnO₂+2.40%(质量分数)NaNO₃时，达到最佳澄清效果；玻璃熔体泡沫开始回落时间分别为22、10、20、28 min;开始回落温度分别为1 1...     

ZnO-B2O3玻璃对Li2Zn3Ti4O12-CaTiO3复合陶瓷低温烧结及性能的影响

采用传统固相反应法制备0.94Li₂Zn₃Ti₄O₁₂-0.06CaTiO₃(LZT-CT)复合陶瓷,采用高温熔融法制备ZnO-B₂O₃(ZB)玻璃;以ZB玻璃为烧结助剂,研究了添加不同质量分数(x=0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%)的ZB玻璃对LZT-CT复合陶瓷的烧结特性、物相组成、微观结构以及微波介电性能的影响。结果表明:ZB玻璃能有效地将LZT-CT复合陶瓷的烧结温度从1 175 ℃降低到875 ℃,并促进了LZT-CT复合陶瓷的致密化。当ZB玻璃掺量x≤2.5%时,LZT-CT复合陶瓷中除了LZT、CT相,没有出现其他新相。随着ZB玻璃添加量增加,复合陶瓷的体积密度、介电常数(ε_r)、品质因数(Q×f)均先增加后减小,谐振频率温度系数(τ_f)变化不大,在(-2.25~4.51)×10^-6/℃波动。当ZB玻璃掺量为2.0%时,LZT-CT复合陶瓷在875 ℃烧结2 h,获得最大体积密度(4.22 g/cm³)以及优异的微波介电性能,ε_r=23.9,Q×f=58 595 GHz,τ_f=-0.14×10^-6/℃。     

油井土、废玻璃基多孔陶瓷的制备及结构表征

利用油井土、废玻璃作为主要原料,同时以碳酸钙作为造孔剂,通过控制烧结过程,最终制备多孔陶瓷材料,并利用XRD、SEM等对样品进行结构表征。本研究的目的是为了研究油井土、废玻璃、碳酸钙的比例以及烧结温度对孔隙率、机械强度、体积密度、吸水率、微观结构和结晶程度的影响。结果表明样品A3呈现大孔均匀的微观结构,是通过添加35wt％油井土、40wt％废玻璃、20wt％碳酸钙、5wt％硅酸钠在较低的烧结温度下来获得,其孔隙率、抗压强度、抗弯强度、体积密度和吸水率的值分别为52．38％、4．43 MPa、12．59 MPa、1．07 g／cm3和29．56％。并观察到其机械强度、吸水率和微观结构（孔径及孔径分布）有良好的相关性。     

B4C陶瓷中原位生成TiB2及其对力学性能的强化机制

以 TiO₂为烧结助剂,采用反应烧结法在 B₄C 陶瓷中原位生成 TiB₂,制备出致密的 B₄C 陶瓷,并对其强化机制进行了分析。结果表明：随着 Ti O₂添加量的增加,B₄C 陶瓷的致密度和抗弯强度先增大后减小,断裂韧性不断增大。当 Ti O₂添加量为 5% (质量分数)、烧结温度为 1 700 ℃时,B₄C 陶瓷致密度达到 99.6%;当 TiO₂加入量为 15%时,B₄C 陶瓷的 Vickers硬度为 36.0 GPa,断裂韧性为 4.38 MPa·m^1/2,抗弯强度为 405 MPa,综合性能最优。原位生成的 TiB₂抑制了 B₄C 陶瓷晶粒长大,消除了裂纹尖端应力,使裂纹产生偏转和分叉,对 B₄C 陶瓷起到细晶强化和增韧作用。     

Na2O对固体氧化物燃料电池用透辉石封接微晶玻璃性能的影响

本文设计和制备了以透辉石为主晶相的R₂O-RO-Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂系封接微晶玻璃,用于固体氧化物燃料电池(SOFC)的封接,研究了Na₂O含量(0%～10%,摩尔分数)对封接玻璃热膨胀系数(CTE)、析晶与烧结润湿特性的影响,表征了封接件在高温长时间热处理后玻璃与SUS403不锈钢的封接界面。结果表明,Na₂O可以显著改善玻璃的热性能,所制备的玻璃样品在封接温度范围内经热处理后可获得主晶相为透辉石(CaMgSi₂O₆)的微晶玻璃。随着Na₂O含量增加,主晶相透辉石的晶相含量不同,微晶玻璃的热膨胀系数由未晶化前的8.22×10^-6 K^-1提升至11.79×10^-6 K^-1,能够满足SOFC封装的热膨胀匹配。当Na₂O含量大于等于8...     

冰刀用高强韧Si3N4陶瓷的制备与性能研究

以α-Si₃N₄粉为原料,MgO-La₂O₃-Lu₂O₃为三元复合烧结助剂,采用气压烧结工艺制备Si₃N₄陶瓷条,研究烧结助剂及添加β-Si₃N₄增强相对Si₃N₄陶瓷微观结构及力学性能的影响。结果表明,三元复合烧结助剂促进了烧结的致密化,提高了材料的力学性能,在最高烧结温度1 750 ℃、复合烧结助剂添加量8%(质量分数)时,得到密度为3.172 8 g/cm³、维氏硬度达到15.85 GPa、断裂韧性和抗弯强度分别为9.69 MPa·m^1/2和1 029 MPa的冰刀用Si₃N₄陶瓷。添加β-Si₃N₄材料的断裂韧性得到提高,最高达到10.33 MPa·m^1/2。Si₃N₄陶瓷本身的高硬度与加入的稀土氧化物使得所制备冰刀的硬度与润滑性能得到提高,表面性能优良。     

晶化温度对硅灰微晶玻璃性能的影响

为响应国家对固体废弃物资源循环利用的号召,坚持以绿色发展为理念,本文以高硅废微硅粉为主要原料,采用整体析晶法制备了CaO-Al₂O₃-SiO₂系微晶玻璃,采用TG-DSC、XRD、SEM等分析方法表征了微晶玻璃的晶相种类和显微形貌,并测试了其理化性能。研究表明,在900℃下核化2 h并在1 150℃晶化2 h后,可制备出以钙长石为主晶相的微晶玻璃,当晶化温度继续升高至1 200℃后,微晶玻璃中出现少量气泡,内部出现缺陷,从而导致析晶效果和理化性能下降。该方法制备出的微晶玻璃具有优良的机械性能,抗折强度为93.58 MPa,维氏硬度为845.62 HV_0.5,体积密度为2.88 g/cm³。