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文檔簡介
1、可切削微晶玻璃是近年來發(fā)展的一種新型微晶玻璃,除具備一般微晶玻璃共有的優(yōu)異性能,又具有獨特的可切削加工性能,能夠采用加工金屬的工具進(jìn)行切削加工,其工程應(yīng)用前景和發(fā)展領(lǐng)域十分廣闊。 本論文以SiO2-MgO-Al2O3-K2O-Na2O-F系(SiO2 48.9%,Al2O3 17.2%,MgO19.5%,F6-3%,Na2O 2.3%,K2O 5.8%)可切削微晶玻璃為研究對象,用B2O3和ZnO取代該玻璃體系的部分組分SiO2
2、和Al2O3,以降低玻璃原料的熔融溫度,優(yōu)化出最佳的低熔點成分。采用燒結(jié)法制備出低熔點可切削微晶玻璃,應(yīng)用示差掃描量熱分析(DSC)、X射線衍射分析(XRD)、掃描電鏡(SEM)等現(xiàn)代分析方法,研究了可切削微晶玻璃的組織、結(jié)構(gòu)、工藝與性能之間的關(guān)系,優(yōu)化出了母玻璃的最佳燒結(jié)工藝,為低熔點可切削微晶玻璃的制備和研究提供一定理論指導(dǎo)。同時,本論文還研究了不同成分的ZrO2的加入對優(yōu)選出的低熔點可切削微晶玻璃組織和性能的影響,并初步討論了Zr
3、O2在微晶玻璃中的強(qiáng)韌化機(jī)理,得到如下主要結(jié)果: 1.對于基礎(chǔ)原料成分(SiO2 48.9%,Al2O3 17.2%,MgO19.5%,F 6.3%,Na2O 2.3%,K2O5.8%),優(yōu)選出的三種成分取代方式(以9.0%B2O3取代SiO2,6.0%ZnO取代Al2O3,9%B2O3和6%ZnO同時取代B2O3和Al2O3)都能有效降低玻璃原料的熔融溫度,尤以B2O3取代SiO2效果最明顯,玻璃原料熔融溫度從1400℃降至1
4、200℃。 2.綜合比較以下三種成分微晶玻璃的密度、抗彎強(qiáng)度、維氏硬度等性能:三種微晶玻璃的優(yōu)化燒結(jié)工藝分別為: 4a試樣(SiO2 39.9%,Al2O3 17.2%,MgO19.5%,F 6.3%,Na2O 2.3%,K2O 5.8%,B2O39.0%)最佳燒結(jié)工藝:820℃×2h+950℃×4h; 4b試樣(SiO2 48.9%,Al2O3 11.2%,MgO19.5%,F 6.3%,Na2O 2.3%,K
5、2O 5.8%,ZnO 6.0%)最佳燒結(jié)工藝:880℃×2h+1100℃×4h; 4c試樣(SiO2 39.9%,Al2O3 11.2%,MgO 19.5%,F 6.3%,Na2O 2.3%,K2O 5.8%,B2O39.0%,ZnO 6.0%)最佳燒結(jié)工藝:790℃×2h+1050℃×4h。 3.不同燒結(jié)溫度下,4a,4b,4c試樣最終析出相都是以氟金云母相為主,同時還分別析出了少量鎂鋁尖晶石、鋅鎂硅酸鹽、鎂橄欖石相
6、。燒結(jié)溫度不同,微晶玻璃最終生成相的種類不受影響,但析出相的含量隨燒結(jié)溫度的變化而不同,組織形貌也不同。在最佳燒結(jié)工藝下,4a和4b試樣析出的主晶相氟金云母呈現(xiàn)出明顯的層片狀相互交錯的組織特征,層片狀云母交錯程度較高,長徑比大(一般都在8:1以上),斷口呈現(xiàn)明顯的解理斷裂特征。 4.ZrO2在MgO-Al2O3-SiO2-K2O-Na2O-F系云母微晶玻璃(SiO2 39.9%,Al2O3 17.2%,MgO19.5%,F6.3
7、%,Na2O 2.3%,K2O 5.8%,B2O3 9.0%)中的溶解度在7%~8%之間,當(dāng)ZrO2含量達(dá)到8%時母玻璃中即有白色沉淀物。 5.綜合比較3Z(加入3%ZrO2),5Z(加入5%ZrO2),7Z(加入7%ZrO2)試樣的密度、抗彎強(qiáng)度、維氏硬度和斷裂韌性等性能,可以確定添加ZrO2的微晶玻璃試樣的最佳燒結(jié)工藝為800℃×2h+1000℃×4h,ZrO2在該系微晶玻璃中最佳添加量為5%左右。 6.ZrO2的加
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