Nb2O5對白云鄂博西尾礦微晶玻璃結構與性能的影響.pdf

1、白云鄂博尾礦和粉煤灰等硅酸鹽質(zhì)廢棄物富含Si、Al、Ca等玻璃形成氧化物，可將其作為原料制備出兼具高機械強度，高耐磨性和高耐腐蝕性的輝石系微晶玻璃，廣泛用于建筑、機械和化工行業(yè)。氧化鈮(Nb2O5)是白云鄂博尾礦中重要的共伴生金屬氧化物。由于缺少經(jīng)濟提取手段，在以白云鄂博尾礦為原料制備輝石基微晶玻璃材料，實現(xiàn)其高值化利用過程中，Nb2O5將不可避免地進入所制備微晶玻璃材料中，成為影響最終性能的因素之一。然而，在輝石系微晶玻璃中，還鮮有相

2、關研究報道Nb2O5在其中的作用機理。
　　所以本文將白云鄂博尾礦和粉煤灰作為配方中主要成分，分別采用熔融法和燒結法制備了添加0～4wt.% Nb2O5的透輝石基礦渣微晶玻璃，利用DTA、XRD、SEM、Raman、綜合力學性能測試和精密阻抗分析等測試手段，研究了不同Nb2O5含量對其顯微結構、力學性能和介電特性的影響機理。最終結果表明：
　　采用熔融工藝制備微晶玻璃：Nb2O5主要以Ca2Nb2O7第二相的形式存在于透輝石

3、基微晶玻璃樣品中。隨著Nb2O5含量的增加，輝石相微晶玻璃樣品的整體結晶度提高，顯微形貌逐漸從菊花狀轉變成圓角島狀，平均晶粒尺寸下降。樣品的力學性能在整體上有所優(yōu)化。其中，Nb2O5含量為2wt.%時的Nb2樣品綜合性能最佳：密度3.164g/cm3、抗折強度236.1±26.56MPa、彈性模量128.92GPa、硬度7.24±0.06GPa、熱膨脹系數(shù)8.77×10-6。樣品的介電常數(shù)隨著Nb2O5含量的增加而增加，介電損耗下降，室

4、溫下頻率為1MHz時，樣品的介電常數(shù)在10.80～11.35間變化，介電損耗低于0.02；頻率在10MHz附近，樣品的介電常數(shù)和介電損耗出現(xiàn)極大值，有明顯的反常彌散區(qū)出現(xiàn)，表現(xiàn)出具有松弛極化的電介質(zhì)的明顯特征。
　　采用燒結法制備微晶玻璃：Nb2O5仍然以Ca2Nb2O7第二相的形式以塊狀結構富集于主晶相間。隨著Nb2O5含量的提高，樣品結晶程度下降，顯微形貌整體呈現(xiàn)出球狀晶的特征。樣品的硬度隨著Nb2O5含量的提高呈現(xiàn)先上升后下