微晶玻璃的研制

【摘要】：微晶玻璃是由基础玻璃经控制晶化行为而制成的微晶体和玻璃相均匀分布的一种新型无机非金属材料。它具有机械强度较高、耐磨性能好、耐腐蚀性和耐热冲击性能优良、热膨胀系数可调等特点,可作为功能材料和结构材料广泛应用于各个领域。 随着世界工业化进程的加快,各种工业废渣的大量排放和堆积所造成的环境污染和资源浪费问题已引起了更多地关注。一般工业废渣的主要成分为钙、硅、镁、铝等元素的氧化物,这些成分经过适当调整可以使其成为制备微晶玻璃的主要原料。 本文主要以甘肃省金川公司的镍渣和兰州西固电厂的粉煤灰为主要原料,选取CaO-SiO_2-MgO-Al_2O_2玻璃系统,确定以辉石为微晶玻璃的主晶相,采用理论和实验相结合的方法,系统地研究了基础玻璃组成和配料选择、热处理制度制定对微晶玻璃综合性能的影响。 运用理论计算和实验调整相结合的方法,首先确定微晶玻璃的基础配方,然后利用正交方法对其组成与性能的关系进行探讨,并确定最优配方。实验结果表明:制备该类微晶玻璃的最优配方(wt%)为:镍渣34%、粉煤灰28%、硅铁14%、萤石5%、碳酸钠4%、碳酸钙10%、形核剂为TiO_2+ZrO(4%)复合形核剂。 以最优配方制备基础玻璃,结合差热曲线确定热处理制度的类型为一步法热处理工艺,探讨了热处理工艺对微晶玻璃性能的影响,并且确定最佳热处理工艺参数。实验表明:微晶化热处理温度比保温时间对性能的影响相对更重要一些;该微晶玻璃的最佳热处理工艺制度为:热处理温度730℃,热处理保温时间1.5h。 本文对所制备的微晶玻璃进行了一系列主要性能的综合测试,实验结果表明,利用镍渣和粉煤灰开发研制微晶玻璃在工艺和性能上都是可行的,其制品综合性能优良,并且其中固体废弃物的总利用率(wt%)超过60%,消耗废渣量大,具有很大的社会效益和经济效益。

【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TQ171