低成本CAS系統(tǒng)微晶玻璃結(jié)構(gòu)與性能的研究.pdf

1、燒結(jié)法CaO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)微晶玻璃屬于高檔建筑裝飾材料，其具有廣闊的市場(chǎng)前景和可觀經(jīng)濟(jì)效益，國(guó)內(nèi)許多玻璃研究人員和眾多企業(yè)爭(zhēng)相研究和開(kāi)發(fā)生產(chǎn)。其中ZnO是該系統(tǒng)微晶玻璃的必需組成，但近幾年來(lái)ZnO的價(jià)格增長(zhǎng)，提高了該系統(tǒng)微晶玻璃板材的生產(chǎn)成本，因此尋求其合理替代物，保證工藝參數(shù)基本不變，研制出更具性價(jià)比的微晶玻璃是本課題研究的主要突破點(diǎn)。
　　 本課題以CAS系統(tǒng)微晶玻璃作為研究對(duì)象，對(duì)組成進(jìn)行調(diào)整，以ZnO、Na2

2、O、Li2O、K2O、MgO對(duì)CAS系統(tǒng)微晶玻璃燒結(jié)晶化過(guò)程，結(jié)構(gòu)及性能影響的研究為主要內(nèi)容，從而確定更為合理的組成。通過(guò)差熱分析與梯溫爐實(shí)驗(yàn)，研究不同氧化物對(duì)燒結(jié)晶化過(guò)程及熱處理工藝的影響；通過(guò)XRD、SEM等測(cè)試手段來(lái)研究不同氧化物對(duì)析晶性能及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響；通過(guò)性能測(cè)試，分析組成及結(jié)構(gòu)影響其性能的原因；通過(guò)對(duì)CAS系微晶玻璃燒結(jié)動(dòng)力學(xué)的研究，分析玻璃顆粒燒結(jié)過(guò)程，并探討不同階段影響燒結(jié)致密程度的主要因素。
　　 本研究論文

3、中，最終確定的低成本燒結(jié)法微晶玻璃的合理組成范圍(wt％)為：SiO260～70％，Al2O33～8％，CaO13～18％，ZnO1～5％，BaO3～5％，Na2O3～6％，B2O31～1.5％，MgO0～4％，K2O0～2％，Li2O0～4％，Sb2O30.5％。并得到以下主要結(jié)論：
　　 降低ZnO，攤平溫度提高，晶相含量略有降低，尺寸減小，晶體排列的致密程度下降，其抗折強(qiáng)度降低。增加Na2O，攤平溫度降低，玻璃的析晶傾向降

4、低，晶相含量降低，整體結(jié)構(gòu)趨于松散，微晶玻璃的Tg、Tf溫度降低，熱膨脹系數(shù)增大，抗折強(qiáng)度降低。
　　 引入Li2O可改善燒結(jié)晶化制度，同時(shí)其還具有促進(jìn)析晶和促進(jìn)晶相重熔兩重作用，在攤平溫度1120℃下，Li2O較佳引入范圍在1.0％～1.5％。增加Li2O，主晶相仍為B-硅灰石，晶相含量先增加后降低，晶粒尺寸增大，微晶玻璃抗折強(qiáng)度在Li2O含量為1.5％時(shí)達(dá)到最大。同時(shí)選用鋰云母和鋰長(zhǎng)石引入Li2O制備微晶玻璃，其抗折強(qiáng)度均高

5、于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(建筑裝飾用微晶玻璃JC/T872-2000)，且形成微晶玻璃良好。鋰云母及鋰長(zhǎng)石作為工業(yè)生產(chǎn)燒結(jié)法CAS系微晶玻璃的原料切實(shí)可行。
　　 K2O、MgO含量適當(dāng)增加，有利于燒結(jié)致密化，一定程度上優(yōu)化了燒結(jié)晶化制度。其含量適當(dāng)變化，主晶相均為B-硅灰石，但K2O含量增加晶相比例明顯減少，MgO含量增加晶相比例明顯增加。因此引入K2O改善燒結(jié)制度的同時(shí)引入MgO，可增強(qiáng)玻璃的析晶傾向。
　　 CAS系微晶玻璃的燒

6、結(jié)致密化過(guò)程主要發(fā)生在玻璃顆粒燒結(jié)的前期和中期，該階段所處溫度越高，溫度區(qū)間越寬越有利于燒結(jié)致密化，該階段燒結(jié)完成度越高，成品中氣孔率越低。燒結(jié)活性較低的玻璃顆粒料，前期燒結(jié)致密程度的不理想可以通過(guò)中期的高溫段燒結(jié)得以彌補(bǔ)；燒結(jié)活性較高的玻璃顆粒料在前期的燒結(jié)致密程度理想，但中期的過(guò)快析晶會(huì)使燒結(jié)提前停滯。Li2O可降低燒結(jié)活化能，提高玻璃的燒結(jié)活性。當(dāng)Li2O含量在1％～1.5％(wt％)時(shí)，玻璃顆粒具有較低的燒結(jié)活化能又可以在較高溫