輝石系礦渣微晶玻璃沖蝕磨損性能的研究.pdf

1、礦渣微晶玻璃常見(jiàn)體系為CaO-MgO-Al2O3-SiO2（CMAS）系之一，其常見(jiàn)主晶相為輝石相，該物相的微晶玻璃常具有良好的機(jī)械性能、耐磨性能、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性等綜合性能。正是由于這些優(yōu)良的性能，其可廣泛應(yīng)用于機(jī)械、化工、建筑裝飾等領(lǐng)域，適合在很多環(huán)境條件下作為一種低成本/高耐磨材料，耐磨性作為該體系微晶玻璃重要的使用性能之一，其研究并不多見(jiàn)，尤其是沖蝕磨損的研究。
　　本文以白云鄂博東尾礦、粉煤灰為主要原料，并用工業(yè)硅砂

2、等補(bǔ)足以上兩種原料不能滿足配方的成分，制備了輝石系礦渣微晶玻璃。采用NMJ-01型耐磨實(shí)驗(yàn)機(jī)，并采用SiC為主要沖蝕磨粒，圍繞該體系微晶玻璃的沖蝕磨損性能作了研究。首先以Φ~420μm國(guó)產(chǎn)36#黑色SiC為沖蝕磨粒，在不同沖蝕角（30~90°）、壓力（0.1~0.5MPa）和沖蝕磨粒流量（0.22~3.9g·s-1）條件下研究了輝石系礦渣微晶玻璃的連續(xù)沖蝕行為，并結(jié)合單顆粒、和連續(xù)沖蝕實(shí)驗(yàn)和對(duì)沖蝕樣品表面、剖面的形貌分析了沖蝕機(jī)制。然后

3、以Φ~150μm的SiC100#黑色SiC為沖蝕磨粒，以五因素（晶化溫度、升溫速率、晶化時(shí)間、核化溫度、核化時(shí)間）四水平正交實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)改變退火玻璃的熱處理工藝，以沖蝕磨損質(zhì)量為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化微晶玻璃的耐磨性。并嘗試?yán)盟芯康耐嘶鸩Ａб徊椒崽幚碇苽湮⒕РＡ悠?。在此基礎(chǔ)上，以單因子變量法研究了微晶玻璃樣品耐磨性、晶化過(guò)程、結(jié)構(gòu)以及相關(guān)物理性能間關(guān)系研究。其中晶化溫度變化范圍為：770℃~920℃；晶化時(shí)間變化范圍為：1h~1

4、5h。在所研究范圍內(nèi)和研究條件下，結(jié)果表明：
　?。?）隨著沖蝕角的增加和沖蝕壓力的增強(qiáng)樣品的沖蝕質(zhì)量分別從2.7g左右增加到約8.4g和從1.5g左右線性提高到約10.5g；隨著沖蝕磨粒流量改變，樣品的沖蝕速率從0.006g·s-1提高到0.055g·s-1。與同類材料相比，表現(xiàn)出優(yōu)良的抗沖蝕能力。
　?。?）在以 SiC為磨粒沖蝕過(guò)程中，沖擊裂紋沿顆粒狀輝石晶粒與殘余玻璃相的界面擴(kuò)展后會(huì)穿過(guò)殘余玻璃區(qū)，導(dǎo)致樣品表層材料去

5、除。其沖蝕磨損行為表現(xiàn)出典型的脆性材料特征，不具有明顯的塑性沖蝕磨損特征。
　　（3）退火玻璃樣品可以在較寬的熱處理工藝范圍內(nèi)制備出微晶玻璃。熱處理不改變微晶玻璃的晶相種類，但可以顯著改善微晶玻璃的結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度和耐沖蝕性能。正交實(shí)驗(yàn)最優(yōu)方案為：核化溫度720℃；核化時(shí)間：2h；晶化溫度：860℃；晶化時(shí)間：5h；升溫速率：1℃/min。因素主次順序依次為晶化溫度、升溫速率、晶化時(shí)間、核化溫度、核化時(shí)間。各因素之間可能存在一定的相互