微晶玻璃制备方法研究.doc

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1、摘要微晶玻璃是由玻璃控制晶化制得的多晶固体，矿渣微晶玻璃即利用矿渣为原料制备微晶玻璃。在环境问题日益严重的今天，能够把矿渣固废转换成有用的多晶材料应该是一项很有意义的课题研究。本论文就是利用高掺量的赤泥和粉煤灰两种工业固废制备微晶玻璃，然后利用差热分析（DTA）来确定微晶玻璃的最佳核化温度和晶化温度，并进行晶体形成动力学研究，再在此基础上，利用X射线衍射分析（XRD）和扫描显微镜（SEM）研究不同晶化条件下热处理方式对微晶玻璃结构和机械性能的影响，同时还探讨了赤泥微晶玻璃显微组织和机械性能之间的关系、不同晶核剂对赤泥微晶玻璃的影响、熔融法和烧结两种方法制备赤泥-粉煤灰微晶玻璃的区别。

2、研究结果表明：本实验赤泥、粉煤灰的最大掺量可达到90%以上，赤泥-粉煤灰微晶玻璃的最佳热处理工艺为核化温度697℃，保温2h，晶化温度约为950℃，保温2h，以5%TiO2赤泥-粉煤灰微晶玻璃为例，研究得其析晶活化能为306.37，n为0.7，接近1，证明了赤泥-粉煤灰微晶具有表面析晶的倾向，核化温度对晶体生长方式影响较大，晶化温度对晶体生长状态影响较大。研究赤泥微晶玻璃晶核剂时得出结论：添加1%TiO2的玻璃晶核化能力小于5%TiO2，也小于5%ZnO，而且随着TiO2添加量的增加，赤泥微晶玻璃的主晶相发生了变化，不同的晶核剂对赤泥微晶玻璃的晶相产生不同的影响。研究熔融法和烧结两种

3、方法制备赤泥-粉煤灰微晶玻璃时得出结论：熔融法的显微结构致密，气孔少，烧结法的微观组织均匀，熔融法的主晶相是钙铝黄长石（Ca2Al2SiO7），次晶相为钙铁透辉石（Ca(Mg,Fe)Si2O6），随着晶化温度的提高，主晶相和次晶相不发生变化，只是相对比例发生了变化，而烧结法微晶玻璃更倾向于高温晶化，在晶化温度逐渐提高的过程中，主晶相发生了变化，由钙铝黄长石（Ca2Al2SiO7）变为硅灰石（Ca2SiO4）。不同的晶相和微观结构有不同的机械性能，选择机械强度高的晶相和高致密性的微观结构有利于形成高强度的赤泥微晶玻璃。关键词：赤泥微晶玻璃晶化核化晶核剂烧结55ABSTRACTGlass

4、-ceramicispreparedoutoftheoriginalglassviacontrolledcrystallization,andslagglass-ceramicismadefromslags.Nowenvironmentisbeingmoreserious,ifslagandsomewastesolidscanbetransformedintousefulmaterials,itwillbesignificative.Thispaperreportstheglass-ceramicsusingthemostamountsofflyashandredmud,twokin

5、dsofsolidwastes.ThebestnucleationandcrystallizationtemperaturesaredeterminedbyusingDTAandthekineticsofglass-ceramicsarestudied,thentheinfluencesofheattreatmentsonthecrystalphase,themicrostructureandthemechanicalpropertiesofglass-ceramicsareinvestigatedaccordingtotheresultsofthex-raydiffractiona

6、ndtheSEM.Meantime,theotherthreeaspectsareinvestigated,whichcontaintherelationshipofthemicrotextureandmechanicalproperty,theinfluenceofdifferentcrystalnucleusonred-mudglass-ceramicandthedistinctnessofred-mudglass-ceramicinmeltmethodandagglomerationmethod.Theresultsshow:themostamountsofred-mudand

7、flyashareabove90%,andthebestheattreatmenttechnicsis697,nucleationtemperature,for2handcrystallizationtemperature1000℃for2h.Forexample,take5%TiO2ascrystalnucleus,theactiveenergyofglass-ceramicsmadebyflyashandredmudis306.37,nequals0.