可切削氟金云母微晶玻璃的制備及性能研究.pdf

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