英语原文共 11 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
Al2O3含量对SiO2-Al2O3-CaO-MgO微晶玻璃
晶化行为、微观结构、机械性能的影响
【摘要】
我们用差热分析、X射线衍射、扫描电镜分析研究了一类玻璃，它们的组成为(61.87-x)%SiO2、x% Al2O3、22.01% CaO、6.24% MgO、 2.54% Na2O、2.72% K2O,、 0.58% TiO2、3.34% Fe2O3和0.7% Cr2O3 (wt%)，其中x值为0~22。Al2O3含量的上升（同时SiO2含量下降）对微晶玻璃的晶化机制和微观结构有着显著的影响。含有18w%Al2O3的样品N18整体核化程度最高，其活化能为243 11kJ/mol，Avrami常数为3.8 0.3, 有由颗粒尺寸lt;0.5mm的透辉石组成的良好微观结构，屈服强度达到了122 9MPa。
【引言】
在众多微晶玻璃系统中，SiO2--Al2O3-CaO-MgO(CMAS)微晶玻璃的晶化机制一直吸引着工业应用和科学研究的的目光。这种系统可由廉价的天然及合成材料（如玄武岩、油页岩、花岗岩、凝灰岩、冶金矿渣和飞灰）制备，它的性能却很优越，如高机械强度、高微观强度和极佳的化学稳定性，因此被广泛应用于工业地板、墙面、高温绝缘体等。
另外，近几年微晶玻璃应用作地砖、墙砖的釉料也是研究热点。这些釉料多属CMAS体系，不少通过晶化形成了透辉石和类似的晶相。透辉石是CMAS体系中最重要的晶相之一，通过非均质机制成核，但是CMAS体系却很难整体晶化。因此很多研究聚焦CMAS体系的晶化过程并通过使用各种晶核剂来优化这一过程。McMillan研究得，Cr6 状态的铬是高场强的阳离子，它可以占有一个间隙位置，对周围氧离子表现出明显的定向作用。此时，含Cr的微晶相或富Cr的无定形相可能会脱离玻璃。Cr2O3对 Mg2 、Fe2 、Fe3 和Al3 有着强烈的吸引力，能够结合它们形成(Mg,Fe)(Al,Fe,Cr)2O4形式的尖晶石，成为主晶相（如透辉石）的成核中心。因此使用 Cr2O3、 Fe2O3和TiO2 作复合晶核剂可以得到成核情况较好的SiO2–Al2O3–CaO–MgO (R2O)微晶玻璃。
尖晶石结构复杂，其b晶向是与透辉石实现最好晶格匹配的唯一方向，已经证实，铁钛氧化物在这里最重要的作用是增加尖晶石的晶格常数，减少其与透辉石在b方向的晶格错配，促进最后的成核过程。
据我们所知，现在还没有人发表对Al2O3在SiO2–Al2O3–CaO–MgO (R2O) 微晶玻璃晶化过程的作用的系统研究。本实验研究Al2O3的含量对这一系统的影响，测试相关微晶玻璃的微观结构和机械性能并与其成核程度联系。
【实验过程】
【玻璃制备】
表1.不同玻璃的统称成分（wt%）
|
样品 |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
MgO |
Fe2O3 |
Na2O |
K2O |
TiO2 |
Cr2O3 |
|
N0 |
61.87 |
0 |
22.01 |
6.24 |
3.34 |
2.54 |
2.72 |
0.58 |
0.7 |
|
N2 |
59.87 |
2 |
22.01 |
6.24 |
3.34 |
2.54 |
2.72 |
0.58 |
0.7 |
|
N4 |
57.87 |
4 |
22.01 |
6.24 |
3.34 |
2.54 |
2.72 |
0.58 |
0.7 |
|
N6 |
55.87 |
6 |
22.01 |
6.24 |
3.34 |
2.54 |
2.72 |
0.58 |
0.7 |
|
N8 |
53.87 |
8 |
22.01 |
6.24 |
3.34 |
2.54 |
2.72 |
0.58 |
0.7 |
|
N10 |
51.87 |
10 |
22.01 |
6.24 |
3.34 |
2.54 |
2.72 |
0.58 |
0.7 |
|
N12 |
49.87 |
12 |
22.01 |
6.24 |
3.34 |
2.54 |
2.72 |
0.58 |
0.7 |
|
N14 |
47.87 |
14 |
22.01 |
6.24 |
3.34 |
2.54 |
2.72 |
0.58 |
0.7 |
|
N16 |
45.87 |
16 |
22.01 |
6.24 |
3.34 |
2.54 |
2.72 |
0.58 |
0.7 |
|
N18 |
43.87 |
18 |
22.01 |
6.24 |
3.34 |
2.54 |
2.72 |
0.58 |
0.7 |
|
N20 |
41.87 |
20 |
22.01 |
6.24 |
3.34 |
2.54 |
2.72 |
0.58 |
0.7 |
|
N22 |
39.87 |
22 |
22.01 |
6.24 |
3.34 |
2.54 |
2.72 |
0.58 |
0.7 |
表1是本实验的微晶玻璃的统称成分表。基础微晶玻璃（样品N12）取自之前的研究，其它玻璃按照Al2O3每次增（同时SiO2每次减）2 wt%的规律配制成。原材料是Al(OH)3、 CaCO3、 Mg(OH)2、Na2CO3、 K2CO3、Fe2O3, Cr2O3、TiO2试剂和极纯的石英砂，将配合料在Al2O3坩埚于1470°C熔融1h，再置于已预热的不锈钢模具中铸造成型，然后于600°C退火1h。
【DTA】
使用Netzsch 404 热分析仪 (Selb, Germany)分析两种颗粒尺寸(lt;53um和0.5~0.6 mm)的玻璃样品在20~1250°C温度范围内的热行为。惰性参照物是粉末Al2O3，加热速率、敏感度分别为101°C/min、25 mV/cm
【热处理】
先从每份样品的DTA图形中确定其玻璃转变温度(Tg), 吸热谷温度(或玻璃膨胀温度Td) 和放热峰温度(Tp)，再将其在合适成核、晶化温度下进行热处理。最佳成核温度大致是在粘度为1011–1012泊 (1010–1011Pa/s)时。本实验通过公式
确定成核温度(Tn)，此时Tg和Td 对应的粘度分别为约1012和109–1010 Pa/s。将样品分别置于成核、晶化温度 (Tp)下热处理3h、1h。加热速率为10°C/min，Tg、Td、Tp的测量精确度分别为 2°C、 2°C、 4°C
【晶相和微观结构分析】
使用JEOL (Toyko，Japan) JDX 8030衍射计来对玻璃和退火后的微晶玻璃进行X射线衍射分析（XRD），从而鉴定玻璃中的非晶结构和相应微晶玻璃中的晶相。该衍射计使用镍过滤的Cu Ka射线，2theta;角范围为5°~ 45°，步速和时间分别为0.04°和0.75 s
将微晶玻璃的抛光面用5~10%的HF溶液刻蚀10~70 s，喷金后用扫描电镜（SEM, model Philips XL-40, Eindhoven, The Netherlands）观察微观结构。
【机械性能】
使用多功能测试机(Instron 1196, Norwood,MA) 测试6个抛光的矩形样品（尺寸为12mm x 5mm x 50 mm）取平均值来计算样品的四点屈服强度，中心头速为0.5mm/min。
【结果分析】
【晶化行为】
全文共7685字，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[143740]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
|
图1.一些颗粒尺寸为为0.5~0.6mm的样品的DTA图 |
|
|
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
您可能感兴趣的文章
- 非晶态双金属Co3Sn2纳米合金储钠性能优于晶态合金外文翻译资料
- 新型用于太阳能水分解的微波辅助合成多孔g-CsN./SnO2纳米复合材料外文翻译资料
- 在MoS2催化剂上通过氮还原反应合成电化学氨:理论和实验研究外文翻译资料
- NH 在柏林绿中的定向嵌入:水系铵根离子电池中一种独特的正极材料外文翻译资料
- 摇椅式铵离子电池一一一种高度可逆的水系储能系统外文翻译资料
- 一种纳米多孔碳化钼纳米线作为用于析氢反应的电催化剂外文翻译资料
- 一种新型Ag修饰的三维纳米网状结构的TiO2薄膜电极在提高 电化学性能上的应用外文翻译资料
- 原位电聚合技术使锂电池具有超快、长循环寿命和高电压的阴极外文翻译资料
- Sn4P3/还原氧化石墨烯纳米复合材料的合成及其作为二氧化碳还原高效电催化剂的研究外文翻译资料
- 磷掺杂提高铜多碳产物的CO2还原活性外文翻译资料
