熱處理對(duì)E玻璃比熱焓和析晶性能的影響.pdf

1、本文主要研究了不同熱處理?xiàng)l件下，E—玻璃室溫到1350℃之間的比熱容、比熱焓及析晶熱的變化規(guī)律；在玻璃析晶TTT圖的原理上提出和建立了玻璃比熱焓TTT圖；玻璃樣品的熱處理?xiàng)l件主要在900℃到1200℃，1-10小時(shí)之間；實(shí)驗(yàn)中采用X射線衍射法(XRD)確定不同玻璃樣品的結(jié)晶相及結(jié)晶百分比，掃描電鏡(SEM)觀察析晶樣品的顯微結(jié)構(gòu)形貌；提出了熱流式DSC的相對(duì)標(biāo)定系數(shù)法(Relativecalibrationcoefficient)，定量

2、計(jì)算了氧化物和玻璃的比熱容。 熱流式DSC的相對(duì)標(biāo)定系數(shù)法是用差熱分析儀定量測(cè)量氧化物、及其化合物和混合物比熱容的新方法，具體步驟為： 1.用標(biāo)準(zhǔn)氧化物的比熱容對(duì)差熱分析儀定量標(biāo)定；2.確定不同氧化物比熱容的標(biāo)定系數(shù)與溫度及氧化物中金屬原子量的關(guān)系；3.根據(jù)以上關(guān)系得出熱流式DSC的相對(duì)標(biāo)定系數(shù)和復(fù)合相對(duì)標(biāo)定系數(shù)；4.定量測(cè)定氧化物、混合物和化合物的比熱容；5.此方法測(cè)定不同溫度下的氧化物比熱容的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.014～0

3、.040。 本文在以上比熱容測(cè)量方法的基礎(chǔ)上，研究了五種不同組分的E—玻璃的熱性能，制作了能量TTT圖，研究結(jié)果表明： 一號(hào)玻璃的析晶溫度在950-1000℃之間，析出晶相為鈣長(zhǎng)石(CaAl2Si2O8)；1000℃熱處理3小時(shí)最早出現(xiàn)晶相，此時(shí)玻璃的比熱焓為1540J/g，比急冷樣品的比熱焓降低306J/g；隨著熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)，晶相量不斷增加，析晶熱增高，逐漸趨于恒值；950℃和1000℃處理不同時(shí)間后，析晶熱與析晶

4、質(zhì)量百分比X有指數(shù)關(guān)系：AH=—590.5-2856exp(—X/0.0489)，表明析晶初期所需能量較大，析出晶體質(zhì)量百分比為1％時(shí)，需要的能量為—2918J/g，當(dāng)析晶質(zhì)量百分比為25％時(shí)，需要的能量為—600J/g左右。并且950、1000℃處理不同時(shí)間，析晶熱同處理時(shí)間的關(guān)系為：△H950=-18.1-23.7t-1.39t2；△H1000=-15.0-20.54t；玻璃比熱焓同熱處理時(shí)間的變化關(guān)系為：H950=1824-111

5、.1t—6.78t2；H1000=1739.3-50.09t。 二號(hào)玻璃的析晶溫度在1000℃，在該溫度下延長(zhǎng)熱處理時(shí)間t，玻璃的比熱焓線性降低，關(guān)系式為：H=2041.5-58.8t；相變熱與熱處理時(shí)間的關(guān)系為：△H=-1.06-7.21×t；熱處理12小時(shí)后才觀察到晶相出現(xiàn)，前期相變熱變化可能是玻璃分相過(guò)程所致，析出晶相仍為鈣長(zhǎng)石(CaAl2Si2O8)，析晶質(zhì)量百分比為8.6％，此時(shí)玻璃的比熱焓1339J/g，比急冷樣品低

6、589J/g。 三號(hào)玻璃的析晶溫度在900-1200℃，熱處理時(shí)出現(xiàn)的晶相為堇青石(Mg2Al4Si5O18)；該樣品析晶溫度范圍較寬，析晶熱不容易準(zhǔn)確計(jì)算；析晶臨界點(diǎn)為：900℃熱處理3小時(shí)，此時(shí)玻璃的比熱焓為1857J/g，比急冷樣品僅低8.6J/g，熱處理時(shí)容易析出晶相；1000℃熱處理的析晶百分比X與熱處理時(shí)間t呈線性關(guān)系：X=0.318+4.98t；該溫度熱處理10小時(shí)析晶質(zhì)量百分比達(dá)50％以上。 四號(hào)玻璃析晶

7、溫度為950℃，此溫度熱處理3小時(shí)最早出現(xiàn)的晶相為硅酸鈣(CaSiO3)，玻璃比熱焓為1481.3J/g，與急冷樣品的比熱焓1659J/g相差177.7J/g；該溫度熱處理后玻璃的比熱焓與處理時(shí)間的關(guān)系為：H=1495-7.5t。 五號(hào)玻璃析晶溫度為930℃，950℃熱處理3小時(shí)出現(xiàn)的晶相為硅酸鎂(MgSiO3)和氧化硅(SiO2)，玻璃比熱焓為1460.8J/g，與急冷樣品的比熱焓1582J/g相差121.2J/g；該溫度熱處

8、理后比熱焓與處理時(shí)間的關(guān)系為：H=1505-10.8t。 每種玻璃在析晶溫度熱處理后，室溫到1350℃之間的比熱焓隨熱處理溫度和時(shí)間的增加逐漸降低；根據(jù)玻璃比熱焓建立的能量TTT圖，可確定出現(xiàn)析晶時(shí)玻璃的比熱焓，不同熱處理溫度和時(shí)間條件下玻璃內(nèi)能的變化值，以及玻璃析晶的臨界冷卻速率；一到五號(hào)玻璃最早出現(xiàn)晶相時(shí)的比熱焓與對(duì)應(yīng)急冷樣品比熱焓間的差值分別為：306J/g、589J/g、8.6J/g、177.7J/g和121.2J/g，