堇青石玻璃陶瓷的研制

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1、摘要本文采用粉末烧结法制备MgO—AI，03一Si02系堇青石微晶玻璃，以工业原料氧化铝、滑石、高岭土代替以前研究中所用的高纯氧化铝、氧化镁和二氧化硅，降低产品的成本。研究中加入一定量的n0’晶核剂，提高产品的性能。采用TG．DTA、XRD分析了理论化学组成的堇青石微晶玻璃的晶化行为。结果表明，理论化学组成的玻璃粉末可以借助玻璃粉末的表面成核而析晶，样品首先析出”堇青石，最终结晶相为a．堇青石，说明采用所选的工业原料来制备堇青石玻璃陶瓷是可行的。理论化学组成的堇青石微晶玻璃很难烧结，为了提高烧结

2、性能，必须改变基础玻璃的组成。通过对样品性能及微观结构测试，研究了晶核剂770，的最佳添加量。结果表明，770，的添加量在5％时，制备的微晶玻璃的性能最佳。对非化学计量组成的堇青石微晶玻璃样品性能及微观结构测试结果表明，NO．2、NO．5样品的最佳核化温度都在780。C，核化时间2h；样品的最佳晶化时间为2h；升温速率为3℃／min。采用x射线衍射技术研究了非化学计量组成堇青石微晶玻璃的晶化行为。结果表明，样品初晶相为u．堇青石，最终结晶相除a一堇青石外，还有少量的镁橄榄石、镁铝钛酸盐以及金红石

3、相。利用红外光谱研究了制备的堇青石样品中基团的变化情况。结果表明，未添加nD，的样品中主要检测到的是硅氧链的变化；添加5％Ti02的样品，低温检测到有四配位的钛存在，但是高温时却未检测到六配位的钛离子的吸收峰，这可能是由于生成的含钛晶相太少，红外光谱未能敏感的检测到。采用TG-DTA分析，研究了堇青石微晶玻璃的析晶动力学参数以及n0，对玻璃析晶动力学参数的影响。结果表明，加入5％的"D2，降低了系统的析晶活化能和析晶温度，提高了样品的反应速率常数。说明nD2的加入，玻璃的稳定性下降，玻璃的析晶能

4、力或趋势增强。关键词：堇青石；微晶玻璃：核化与晶化；晶核剂；结晶动力学AbstractMgO—A1203～Si02cordieriteglass—ceramicswerepreparedbysinteringmethodinthispaper．InordertodecreasetheCOStoftheproduct，theindustrialrawmaterialsalumina、talcum、kaolinwereusedtoreplacethehighpureA1203、MgOandSiOzi

5、nthisresearch．andsome力02wasalsoaddedtoimprovetheperformance．ThecrystallizationofthestoichiomemccordieritewasstudiedbyusingTG-DTAandXRD．Theresultsshowedthatstoichiometriccordieriteglasspowdercouldnucleateandcrystallizebymeansofthesurfaceofthepowder．Th

6、epv2maryphaseofsamplewasi_I-cordieriteandthefinalphasewasa-eordierite．Theserevealedthatit’Spossibletopreparethecordieriteglass—ceramicsusingtheindustrialrawmaterials．However,it’Sdifficulttosinterthestoiclliomemccordierite．Inordertoimprovethesintering

7、character,it’Sindispensabletochangethecompositionofthebasicglass．Theoptimalcontentof7"i02wasstudiedbythetestofperformancesandmicrostructureofsamples．Theresultsshowedthatthepropertieswereoftheoptimumwhenadding5％乃02inglass—ceramics．Theoptimalprocessing

8、parametersofthenon·stoichiometriccordieriteglass-ceramicswerealsostudiedbythetestofperformancesandmicrostrctureofsamples．Theresultsprovedthattheoptimalnucleationtemperatureis780"(2，nucleationtime2h，crystallizationtime2h，andheatingrate3"(2／min．Thecrys