低成本CAS系統(tǒng)微晶玻璃結構與性能的研究.pdf

1、燒結法CaO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)微晶玻璃屬于高檔建筑裝飾材料，其具有廣闊的市場前景和可觀經(jīng)濟效益，國內許多玻璃研究人員和眾多企業(yè)爭相研究和開發(fā)生產。其中ZnO是該系統(tǒng)微晶玻璃的必需組成，但近幾年來ZnO的價格增長，提高了該系統(tǒng)微晶玻璃板材的生產成本，因此尋求其合理替代物，保證工藝參數(shù)基本不變，研制出更具性價比的微晶玻璃是本課題研究的主要突破點。
　　 本課題以CAS系統(tǒng)微晶玻璃作為研究對象，對組成進行調整，以ZnO、Na2

2、O、Li2O、K2O、MgO對CAS系統(tǒng)微晶玻璃燒結晶化過程，結構及性能影響的研究為主要內容，從而確定更為合理的組成。通過差熱分析與梯溫爐實驗，研究不同氧化物對燒結晶化過程及熱處理工藝的影響；通過XRD、SEM等測試手段來研究不同氧化物對析晶性能及內部結構的影響；通過性能測試，分析組成及結構影響其性能的原因；通過對CAS系微晶玻璃燒結動力學的研究，分析玻璃顆粒燒結過程，并探討不同階段影響燒結致密程度的主要因素。
　　 本研究論文

3、中，最終確定的低成本燒結法微晶玻璃的合理組成范圍(wt％)為：SiO260～70％，Al2O33～8％，CaO13～18％，ZnO1～5％，BaO3～5％，Na2O3～6％，B2O31～1.5％，MgO0～4％，K2O0～2％，Li2O0～4％，Sb2O30.5％。并得到以下主要結論：
　　 降低ZnO，攤平溫度提高，晶相含量略有降低，尺寸減小，晶體排列的致密程度下降，其抗折強度降低。增加Na2O，攤平溫度降低，玻璃的析晶傾向降

4、低，晶相含量降低，整體結構趨于松散，微晶玻璃的Tg、Tf溫度降低，熱膨脹系數(shù)增大，抗折強度降低。
　　 引入Li2O可改善燒結晶化制度，同時其還具有促進析晶和促進晶相重熔兩重作用，在攤平溫度1120℃下，Li2O較佳引入范圍在1.0％～1.5％。增加Li2O，主晶相仍為B-硅灰石，晶相含量先增加后降低，晶粒尺寸增大，微晶玻璃抗折強度在Li2O含量為1.5％時達到最大。同時選用鋰云母和鋰長石引入Li2O制備微晶玻璃，其抗折強度均高

5、于國家標準(建筑裝飾用微晶玻璃JC/T872-2000)，且形成微晶玻璃良好。鋰云母及鋰長石作為工業(yè)生產燒結法CAS系微晶玻璃的原料切實可行。
　　 K2O、MgO含量適當增加，有利于燒結致密化，一定程度上優(yōu)化了燒結晶化制度。其含量適當變化，主晶相均為B-硅灰石，但K2O含量增加晶相比例明顯減少，MgO含量增加晶相比例明顯增加。因此引入K2O改善燒結制度的同時引入MgO，可增強玻璃的析晶傾向。
　　 CAS系微晶玻璃的燒

6、結致密化過程主要發(fā)生在玻璃顆粒燒結的前期和中期，該階段所處溫度越高，溫度區(qū)間越寬越有利于燒結致密化，該階段燒結完成度越高，成品中氣孔率越低。燒結活性較低的玻璃顆粒料，前期燒結致密程度的不理想可以通過中期的高溫段燒結得以彌補；燒結活性較高的玻璃顆粒料在前期的燒結致密程度理想，但中期的過快析晶會使燒結提前停滯。Li2O可降低燒結活化能，提高玻璃的燒結活性。當Li2O含量在1％～1.5％(wt％)時，玻璃顆粒具有較低的燒結活化能又可以在較高溫