偉晶巖多孔微晶玻璃的研制及性能研究.pdf

1、我國遼寧地區(qū)的非金屬礦資源非常豐富，如石英礦、石英砂、高嶺土、石灰?guī)r、白云巖、硅灰石、偉晶巖等，有些礦產(chǎn)已得到高效利用，但對于以前只作為石材的本溪礦產(chǎn)--偉晶巖來說，高效率的利用是亟待解決的問題。本文以偉晶巖為原料，研制SiO2-AI2O3-CaO-ZriO-R2O.多孔微晶玻璃，并將多孔微晶玻璃應用于建筑保溫領域?qū)儆谛碌膰L試。
　　 在用偉晶巖制多孔微晶玻璃的過程中，首先對偉晶巖通過X光射線熒光光譜技術進行化學成分定性、定量分

2、析，確定其主要成分為SiO2. Al2O3. Fe2O3. R2O、CaO和MgO等，從定量分析結果可見，偉晶巖中SiO2和Al2O3的總含量占總成分的90％以上，是生產(chǎn)微晶玻璃的可選材料。采用添加造孔劑法和二次燒結制多孔微晶玻璃，這是對偉晶巖利用的一個創(chuàng)新研究。實驗過程中通過TGA/SDTA測試手段對偉晶巖玻璃、造孔劑硬脂酸和粘結劑聚乙烯醇進行分析，確定燒結多孔微晶玻璃的熱處理制度。
　　 在研究新型微晶玻璃材料時，一個很重要

3、的問題就是控制玻璃的析晶，以期得到所需要的晶相，從而制得符合一定物理、化學及力學性能要求的材料。本文以一組偉晶巖玻璃為研究對象介紹了玻璃析晶動力學方程以及晶化指數(shù)的求法，并利用修正的JMA公式計算了5種玻璃樣品的晶化活化能E和頻率因子γ，求出了樣品的析晶動力學參數(shù)k(Tp)，并利用Augis-Bennett方程計算微晶玻璃的晶化指數(shù)n。實驗結果表明：五種樣品中SiO2與Al2O3的比例為61:6的樣品k值最大，且隨著溫度的升高，該樣品的

4、k值增加速率大于其它樣品，表明研制的5種微晶玻璃樣品中此樣品最易析晶；多孔微晶玻璃樣品均為體積晶化；其主晶相副硅灰石是具有單斜鏈狀結構的ZM型硅灰石，通稱副硅灰石(α’-CaSiO3)，呈長針狀或短柱狀。
　　 SiO2、 Al2O3、CaO是SiO2-Al2O3-CaO系統(tǒng)多孔微晶玻璃的三大主要成分，成分含量的變化直接影響著多孔微晶玻璃的性能，本文從CaO/SiO2比和Al2O3/SiO2比的角度出發(fā)，研究這兩組比例對多孔微晶

5、玻璃性能的影響，結果表明：1、隨著CaO/SiO2比例的增加副硅灰石的長徑比逐漸減小了，主晶相沒有發(fā)生改變；多孔微晶玻璃的抗壓強度和抗折強度均是隨著CaO/SiO2比例的增加，先是增加到一定值后又呈下降趨勢；1?！?＃多孔微晶玻璃耐酸性的最大抗折損失率達到了0.30，耐堿性能的最大抗折損失率0.32。2、隨著Al2O3/SiO2比值的增加，析出晶體的數(shù)量有所減少，主晶相沒有發(fā)生變化；多孔微晶玻璃的抗壓強度和抗折強度均是隨著Al2O3/S

6、iO2比例的增加，呈下降趨勢；6＃～10＃多孔微晶玻璃耐酸性的最大抗折損失率達到了0.29，耐堿性能的最大抗折損失率0.30。
　　 為了研究多孔微晶玻璃的保溫性能，根據(jù)偉晶巖多孔微晶玻璃的內(nèi)部組成以及孔隙率情況，作者提出了三種熱傳導的理想等效物理模型，推導出了數(shù)學公式，驗證了多孔微晶玻璃的導熱系數(shù)。結果顯示，實驗測得的多孔微晶玻璃的導熱系數(shù)值與理論導熱系數(shù)之間具有較好的一致性。隨著孔隙率的增加，多孔微晶玻璃的導熱系數(shù)呈減小的趨