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温度制度对硼硅酸盐泡沫玻璃结构及性能的影响

张婕  
【摘要】: 本文研究了烧成制度参数如烧成温度、保温时间和升温速率,对硼硅酸盐泡沫玻璃的结构及性能的影响。 实验以SiO2和硼酸为主要原料,碳粉为发泡剂,采用粉末烧结法,制备了低硅和高硅两个系统的硼硅酸盐泡沫玻璃。运用光学显微镜和扫描电子显微镜观察试样的气泡尺寸、形状和分布。利用X射线衍射仪,对试样的物相进行分析。并测试了试样的体积密度、热膨胀系数、体积吸水率和抗酸腐蚀性能。 实验结果表明,对于低硅系统,随着温度的升高,气泡尺寸逐渐增大。在1200℃时,物料没有完全熔融而存在大量晶相。1300℃时,气泡内气体压力较大,熔体粘度和表面张力较低,气泡发生连通、破裂。1250℃的温度最佳。随着保温时间的延长,大气泡消耗小气泡而进一步长大,在保温30min时,气泡生长不完全,泡径较小,保温90min时,气泡生长过大,表面张力作用减弱,气泡发生连通、破裂,保温60min最合适。在1250℃保温60min制得的试样泡径在1mm到2mm之间,泡壁约为0.1mm。低硅系统试样的体积密度最低为0.483g/cm3,体积吸水率最低达0.87%,热膨胀系数平均值达8.2826×10-6/℃,在0.1mol/L的稀硫酸中室温下浸泡2个月质量变化率最低为0.46%。 对于高硅系统,气泡随着温度和保温时间的变化趋势与低硅系统基本相同,最佳温度和保温时间分别为1450℃、60min。升温速率对气泡也有一定影响。以6℃/min的速率升温时,过多的碳粉提前氧化生成气体,造成烧结体气孔率过高,熔融阶段发泡不均。在10℃/min和8℃/min的升温速率下,均能制得气泡比较均匀的试样,以后者最佳。以8℃/min的速率在1450℃保温60min,制得的试样泡径在1mm左右,泡壁约为50μm,气泡分布均匀。体积密度最低为0.201g/cm3,最低体积吸水率为0.19%,热膨胀系数平均值为1.3557×10-6/℃,在质量百分比为1%~5%的5种稀硫酸中进行100℃耐酸性测试,试样质量变化率在0%~0.72%之间。


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