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。     

ZrO2含量对BaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶和晶型转变的影响

制备了不同ZrO2含量的BaO-Al2O3-SiO2(BAS)系微晶玻璃,用差示扫描量热法和X射线衍射分析,根据Ozawa等转化率法和等温转变动力学研究了ZrO2含量对BAS系微晶玻璃析晶和晶型转变的影响.研究表明:ZrO2在BAS系玻璃中的溶解度不低于8%(质量分数,下同).对不同ZrO2含量的BAS系玻璃中,六方钡长石的析出均为整体析晶,此时,Avrami指数为3.6～5.4.添加1%～2%(质量分数)ZrO2时,在单斜钡长石形成初期主要表现为表面析晶,因为Avrami指数为0.4～0.6;而不加形核剂的样品,单斜钡长石的析晶特性为整体析晶,其Avrami指数约为2.7.对高ZrO2含量或1%～2% ZrO2的样品的析晶后期,单斜钡长石的析晶特性为整体析晶,其Avrami指数为2.3～3.8,证明了ZrO2含量为1%～2%是有效的.在化学计量比BAS系微晶玻璃中添加1%ZrO2在850 ℃保温12 h,实现了六方钡长石→单斜钡长石的完全转变.     

Al2O3对R2O-CaO-SiO2-F系统微晶玻璃结构及析晶的影响

R2O-CaO-SiO2-F系统微晶玻璃析晶过程较为复杂,能析出多种晶相,导致性能发生改变。为获得预期的性能,必须对母体玻璃结构和析晶过程进行控制。而Al2O3质量分数的改变对母体玻璃结构和析晶会产生深远的影响,因此本文采用XRD、SEM、IR等测试分析方法,研究Al2O3对微晶玻璃结构和析晶过程的影响。结果表明:铝离子以四配位参与到玻璃的硅氧网络结构中,随着Al2O3引入量的增大,母体玻璃的网络结构得到加强。当氧化铝质量分数为2.5%时,微晶玻璃晶化后析出氟化钙和a-硅碱钙石晶相,当氧化铝质量分数增大至3.5%和4%时,微晶玻璃析出的晶相转变为氟化钙和硬硅钙石,氧化铝质量分数继续升高至4.5%时,微晶玻璃析出的晶相转变为氟化钙、硬硅钙石和a-硅碱钙石晶相。     

晶化时间对BaO-Al2O3-SiO2微晶玻璃相转变和热膨胀系数的影响

用X射线衍射、差示扫描量热法和热膨胀系数测试研究了BaO-Al2O3-SiO2(BAS)系微晶玻璃的不同晶化时间对其相组成和热膨胀系数的影响.结果表明:在850 ℃,BAS玻璃快速晶化析出六方钡长石;随着晶化时间的延长,六方钡长石逐渐向单斜钡长石转变;当晶化时间为24 h时,六方钡长石完全转变为单斜钡长石.微晶玻璃的相组成与热膨胀系数的关系近似满足两相模型,可通过改变晶化时间来控制相组成,方便的获得热膨胀系数在(4～8.75)×10-6/℃范围内可调整的BAS系微晶玻璃.     

TiO_2及Cr_2O_3对镍渣微晶玻璃结晶过程影响及结晶动力学(英文)

介绍了利用镍弃渣制备微晶玻璃的工艺过程.通过热分析确定了基础玻璃的热处理工艺.用X射线衍射和扫描电镜研究了成核剂TiO2,Cr2O3对基础玻璃结晶的影响.用修正的Jonhson-Mehl-Avrami公式分别计算了各基础玻璃样品的结晶活化能Ea和动力学参数k(Tp),并利用Augis-Bennett公式计算了各样品的晶化指数n.对于同时加入5%TiO2(质量分数,下同)和2%Cr2O3的基础玻璃,其结晶活化能为349.63 kJ/mol,k(Tp)为0.322,晶化指数为3.8.所得样品的结晶相为普通辉石--Ca(Mg,Al,Ti,Cr)(Al,Si)2O6,其断裂强度为130.65MPa,Vickexa硬度为8.31GPa.     

TiO2含量对高炉渣微晶玻璃结构和性能的影响

利用高炉渣并添加辅料制备了基础玻璃,对基础玻璃进行热处理制备出以钙长石为主晶相的微晶玻璃.运用DSC、XRD、SEM等测试方法,综合分析TiO2含量对高炉渣微晶玻璃结构和性能的影响.结果表明:随着TiO2含量从1.29wt％增加至5.29wt％,微晶玻璃析晶温度逐渐降低,微晶玻璃主晶相均为钙长石、次晶相均为透辉石,微晶玻璃的体积密度、显微硬度及抗折强度呈现上升趋势.当TiO2含量为5.29wt％时,样品机械性能最好,体积密度为2.738 g·cm-3,抗折强度为79.8 MPa,显微硬度为930.2 HV.     

CaO-B2O3-SiO2玻璃相对BaAl2Si2O8陶瓷结构与介电性能的影响

采用固相反应工艺,按化学计量比在BaO-Al2 O3-SiO2(BAS)基料中添加不同质量分数x(CaO-B2 O3-SiO2,CBS)(x=0,1％,2％,3％,4％)玻璃相合成BAS陶瓷.研究不同含量的CBS玻璃相对BAS系微波介质陶瓷的结构和介电性能的影响.结果表明:CBS玻璃相能够有效促进六方相钡长石向单斜相钡长石的转变,在x=1％时,BAS六方相完全转变为单斜相,同时BAS陶瓷的烧结温度从1400℃降低至1325℃.添加适量的CBS玻璃相后,BAS陶瓷样品密度、品质因数(Q×f)值以及谐振频率温度系数(τf)得到改善.当x=1％,烧结温度为1325℃时,可获得综合性能相对较好的BAS陶瓷,其介电性能:εr=6.43,Q×f=30846 GHz,τf=-19.01×10-6℃-1.     

MgO-Al2O3-SiO2系硬盘基板用微晶玻璃析晶动力学研究

MgO-A l2O3-SiO2系微晶玻璃是一种优良的磁盘基板备选材料,该材料具有良好的力学性能,能够满足高性能硬盘基板用材料的要求。采用差热分析方法(DTA),得到了以TiO2作为晶核剂的MgO-A l2O3-SiO2系微晶玻璃的析晶动力学参数,研究了该体系微晶玻璃的析晶动力学;利用X射线衍射技术(XRD)确定了经合适热处理后得到的样品的主晶相。结果表明:引入TiO2降低了该体系玻璃的析晶活化能Ea,当TiO2质量分数达到7%时,Ea达到最小值,玻璃析晶晶化指数n达到最大值,这表明TiO2在一定范围内促进了该系统玻璃的析晶。     

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。     

TiO_2和热处理温度对高镁钢渣微晶玻璃性能的影响

借助DTA,XRD和SEM等测试手段,研究了TiO_2和热处理温度对高镁钢渣微晶玻璃性能的影响。实验结果表明,随着TiO_2质量分数增加,微晶玻璃的玻璃化温度和析晶温度降低,抗弯强度和维氏硬度提高,热膨胀系数下降;随着热处理温度的提高,微晶玻璃的热膨胀系数下降,抗弯强度和维氏硬度在1 100℃达到最高。同时整个样品结构由玻璃相为连续相过渡为晶体为连续性相,主晶相是MgSiO_3。     

Fe2O3对铜尾矿基CaO-MgO-Al2O3-SiO2微晶玻璃析晶行为的影响

以铜尾矿为主要原料,通过熔融法制备CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂(CMAS)微晶玻璃,并外掺Fe₂O₃晶核剂对细粒级铜尾矿基CMAS微晶玻璃析晶行为进行优化。利用DSC、XRD和SEM等手段研究了晶核剂用量对细粒级铜尾矿基CMAS微晶玻璃析晶行为和物理性能的影响,借助Ozawa-Chen法拟合计算了析晶动力学参数。结果表明,外掺Fe₂O₃晶核剂用量大于3.72%(质量分数)时,细粒级铜尾矿制备的微晶玻璃可以实现整体析晶。辉石相的析出是玻璃相中的Fe、Mg元素进入[Si(Al)O₄] 四面体晶格配位的结果,Fe³⁺的增加有利于辉石相的析出并降低了析晶活化能,外掺Fe₂O₃晶核剂能够较好地优化细粒级铜尾矿基微晶玻璃的析晶行为和力学性能。     

氧化铅对白云鄂博尾矿微晶玻璃析晶特性的影响

笔者以白云鄂博尾矿为主要原料,以CaF2为晶核剂并采用熔融法制备得到了尾矿微晶玻璃,通过DSC、XRD、SEM及Raman光谱研究了不同质量的PbO对微晶玻璃析晶特性的影响。研究结果表明:微晶玻璃的晶体生长方式主要以表面析晶为主,且随着PbO含量的增加,微晶玻璃析晶特性先增强后减弱。主晶相由相互交错分布的钙铝黄长石和辉石构成,随着PbO含量的增加钙铝黄长石有增强趋势。Pb^2+主要以PbF2的形式分布在晶相与玻璃相间的界面位置,少量Pb^2+通过置换辉石中的Ca^2+形成置换固溶体存在于辉石相中。     

Iron-Rich Sintered Glass-Ceramics from Industrial Wastes

In this study, sintered glass-ceramics made up of jarosite (a hazardous industrial waste) have been obtained by sintering high-iron-content glasses. Thermal gravimetry and differential thermal analysis, carried out in different atmospheres, have been utilized to explain the phase formations in the volume and iron oxidation on the surface of the glass particles. Low-angle XRD technique has been used to investigate the distribution of the phases formed on the surface of the glass during heating. The variation of density of the powder and bulk samples has been used to investigate the kinetics of phase transformation. The value of the Avrami constant, n, has been obtained as 1.33, which corresponds to the three-dimensional diffusion growth on a fixed number of nuclei. The sinter-crystallization process has been defined to yield a 40 wt% crystal phase. The results of this study have opened the possibility of preparing glass-ceramics with an original appearance, somewhat similar to that of granite, by reevaluating industrial wastes.     

High-strength,translucent glass-ceramics in the system MgO-ZnO-Al2O3-SiO2-ZrO2

In a MgO/Al₂O₃/SiO₂/ZrO₂ glass-ceramic MgO was substituted by equimolar ZnO concentrations. The effect of this substitution on the crystallization behavior, the microstructure and the mechanical properties of the glass-ceramics was studied. The crystal phases and the microstructure were analysed by X-ray diffraction and scanning electron microscopy. Tetragonal ZrO₂, a high-/low-quartz solid solution (high-/low-QSS) and spinel/gahnite were observed in the entire bulk of the glass-ceramics. Additionally, indialite or cristobalite are detected at the surface of some glass-ceramics. The substitution of small ZnO concentrations induces an increasing low-QSS concentration and hence higher microhardness and Young’s modulus. By contrast, higher ZnO concentrations lead to a liquid/liquid phase separation in the glass. Moreover, spinel/gahnite is the main crystal phase and the concentration of the low-QSS is smaller in theses glass-ceramics which also do not show as good mechanical properties. However, the biaxial flexural strength of the glass-ceramics is not notably affected by the ZnO concentration.     

钢铁工业废渣制备玻璃陶瓷的研究

以CaO-Al2O3-SiO2系统为基础玻璃成分，钢铁工业废渣为主要原料，CaF2，Fe2O3，Cr2O3，ZrO2作为复合晶核剂，采用熔融法制备了钢铁工业矿渣玻璃陶瓷，运用DTA，XRD和SEM等测试方法对材料工艺制度和晶相进行了分析和观察，测定了材料的主要物理和化学性能，并对晶核剂的作用机理、材料性能以及工艺制度进行了分析和研究。实验表明：所制玻璃陶瓷的主晶相为普通辉石[Ca(Mg，Fe，Al)(Si，Al)2O6]和透辉石[CaMg(SiO3)2]，其化学稳定性较好，密度达到3.02g／cm^3，吸水率低于0.04％，抗弯强度达250MPa。     

ZnO对黄磷炉渣微晶玻璃析晶影响

以黄磷炉渣为主要原料,通过添加不同比例ZnO,采用熔融法制备了CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃.借助Kissinger方程分析黄磷炉渣基础玻璃的析晶能力,借助化学热力学软件FactSage 6.4模拟计算黄磷炉渣微晶玻璃晶相类型,借助X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)进行验证.结果表明:随着ZnO添加量的增加,黄磷炉渣基础玻璃的析晶峰温度Tp和析晶活化能E逐渐减小;当ZnO添加量为7wt％时,黄磷炉渣基础玻璃的析晶活化能E最小,析晶能力最强;随着ZnO的加入量的增大,黄磷炉渣微晶玻璃晶相类型并不发生改变,主晶相为硅灰石(CaSiO3),次晶相为铝透辉石(Ca(Mg,Al)(Si,Al)2O6),这与FactSage 6.4模拟计算结果一致.     

CaO含量对镧硼硅酸盐玻璃陶瓷晶相和化学稳定性的影响

采用熔融冷却法制备了Na₂O-CaO-La₂O₃-B₂O₃-SiO₂玻璃,经热处理获得了硅酸盐氧基磷灰石硼硅酸盐玻璃陶瓷,并采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热法(DSC)、产品一致性试验(PCT)法等方法探究了CaO取代SiO₂对该硼硅酸盐玻璃陶瓷物相、微观结构和化学稳定性的影响规律。结果显示:随着CaO含量增加,硅酸盐氧基磷灰石晶相衍射峰增强,其他晶相的衍射峰减弱直至消失,当CaO摩尔分数为15%时获得只含CaLa₄(SiO₄)₃O晶相的玻璃陶瓷样品;CaO含量会对玻璃陶瓷的晶相种类和晶体形状、大小、分布产生影响,CaO含量变化会造成陶瓷相晶体发生团簇和长大;采用PCT法浸泡28 d后,所有样品关于Si、Ca、La三种元素的归一化浸出率(g·m^-2·d^-1)均保持在10^-3数量级以下,表明其具有优异的化学稳定性,且CaO摩尔分数为15%的玻璃陶瓷样品化学稳定性最优异。研究结果表明,硅酸盐氧基磷灰石硼硅酸盐玻璃陶瓷是固化富La和某些锕系元素高放废物的潜在基材。     

Microscopic scale evidence of phase transformation process in barium aluminosilicate glass-ceramic

The hexacelsian-celsian (H-M) phase transformation in barium aluminosilicate glass-ceramics (BAS) is sluggish. It is reported that Li⁺ dopants can promote this conversion effectively, but the detail reasons are still unclear. In this work, BAS glass-ceramics doped with different content of Li⁺ were synthesized by sol-gel method. Results suggest that Li⁺ dopant can accelerate the formation of hexacelsian at ～800 °C and promote the phase separation between virgilite and BAS. Then the obtained hexacelsian phase starts to transform into celsian at 1300 °C and approximately completes at 1400 °C. During phase transformation process, the microstructure of hexacelsian-paracelsian, paracelsian-celsian and celsian coherent-phase were observed. It indicates that paracelsian serves as transient phase to reduce the difficulty of H-M phase conversion. This mechanism of hexacelsian-paracelsian-celsian (H-P-M) phase transformation gives the novel explanation of the effects of Li⁺ dopants on H-M phase transformation at microscopic scale.